Физики представили самые точные в мире атомные часы, с помощью которых можно заметить гравитационное изменение скорости течения времени при перемещении на один сантиметр. Такой прибор не только пригодится при точных отсчетах времени, но и позволит проводить новые исследования гравитационного поля Земли.

Статья с описанием новых часов опубликована в журнале Nature.

Согласно современной теории гравитации — общей теории относительности — пространство и время представляют собой единое многообразие, которое искажается в присутствии массы. Это искажение позволяет объяснить силу притяжения, но, кроме того, у него есть ряд других следствий. Одно из них заключается в том, что темп хода часов в зависимости от величины кривизны изменяется.

В своей недавней работе американские физики из Национального института стандартов и технологий представили новую версию атомных часов — самых точных измерителей времени. Их разработка позволяет достичь рекордов производительности сразу по трем параметрам: систематической погрешности, стабильности и воспроизводимости. Также новый прибор оказался настолько точен, что может фиксировать перемещение в вертикальном направлении на расстояния менее сантиметра.

Новые часы состоят из атомов иттербия, помещенных в оптическую ловушку из пересекающихся лазерных лучей. Время отсчитывается посредством скачков атомов между двумя доступными энергетическими уровнями. Их систематическая погрешность, то есть насколько хорошо они отражают истинные переходы атомов, находится на уровне 1,4✶10^—18. Стабильность, то есть изменение темпа хода, составляет 3,2✶10^—19. Воспроизводимость, то есть равенство показаний двух часов на основе десяти сравнений, опять же лучше 10^—18.

Параметры часов настолько хороши, что реальная точность их показаний будет ограничена не внутренними особенностями, но и влиянием гравитационного поля Земли. Создатели считают, что часы пригодятся при построении карт гравитации планеты с недостижимой ранее точностью, потенциально подходят для переопределения стандартной секунды, а также могут помочь в поисках гравитационных волн и темной материи.