Новое измерение приближает ученых к пересмотру того, как мы отсчитываем время.

После того, как в 2019 году ученые изменили определение единицы массы, килограмма, они решили пересмотреть фундаментальную единицу времени — секунды. Теперь сравнение трех атомных часов знаменует собой важный шаг к этой цели.

С 1960-х годов вторые были определены атомными часами, сделанными из атомов цезия, которые поглощают и излучают свет с определенной частотой, которая определяет длину секунды. Но «с тех пор в атомных часах произошло много улучшений», — говорит физик Дэвид Хьюм из Национального института стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо. Могут быть применены усовершенствованные часы, называемые оптическими атомными часами, используемые для более точного определения секунды.

Но сначала ученые должны убедиться, что они полностью понимают новые часы, например, сравнивая частоты света от разных часов. Теперь ученые из Boulder Atomic Clock Optical Network, или BACON, провели такие сравнения, измерив отношения частот трех атомных часов, одна из которых состоит из атомов иттербия, одна из атомов стронция и одна из одного электрически заряженного атома алюминия. Результаты являются наиболее точным сравнением часов с погрешностью менее квадриллионной доли процента, сообщают исследователи в газете Nature 25 марта.

Поскольку трое часов находились в разных местах — двое в NIST (Национальный институт стандартов и технологий в Боулдере), а последние на расстоянии 1,5 км в исследовательском институте JILA, команда сравнила часы, отправляя информацию по оптоволокну и по открытой линии связи. Эта способность сравнивать удаленные оптические атомные часы — шаг к сетям часов, которые можно использовать для точных измерений, таких как определение характеристик гравитации Земли и проверка фундаментальной физики.