Физики из Национального института стандартов и технологий создали самые точные атомные часы, в которых атомы стронция очень плотно помещены в трехмерное пространство. С подробностями исследования можно ознакомиться в Science.

Атомные часы измеряют время, используя собственные колебания, которые связаны с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул. Чем больше атомов участвуют в процессе, тем точнее часы. Однако существует опасность, что из-за большего числа частиц начнется межатомное взаимодействие, которое нарушит точность. Чтобы создать наиболее точные часы, ученые разработали трехмерную структуру, позволяющую измерять сигналы от большего количества атомов одновременно в пределах ширины лазерного луча.

Решетчатая конструкция позволила очень плотно поместить большое число частиц (10 триллионов атомов на 1см³) по сравнению с предыдущими версиями часов (10 миллиардов атомов на 1см³). Ученые смогли лучше контролировать взаимодействие этих атомов, сводя к минимуму их столкновения.

Физики охладили атомы до –273°С и оставили каждый «на своем месте», чтобы контролировать взаимодействие между ними.

«Представьте, что в большом жилом квартале есть квартиры только на одного человека. Один жилец находится в доме, и никогда не пускает соседей. Так и каждый атом находится только в одном месте», – сообщила автор исследования Сара Кэмпбелл.

Ученые отметили, что при очень холодной температуре атомы превращаются в так называемый квантовый газ.

«Когда атомы в газовой фазе очень горячие, они сталкиваются друг с другом. Но это изменяется, когда температура газа понижается, и частицы начинают двигаться подобно волнам, они начинают избегать друг друга», – объяснила Кэмпбелл.

Физики считают, что точные часы помогут проверить общую теорию относительности Эйнштейна, согласно которой, часы работают иначе, если испытывают различные силы гравитационного притяжении, и найти гравитационные волны.