По сообщению из Национального института стандартов и технологии (NIST), США, исследователям удалось обнаружить, измерить и проконтролировать традиционно «запрещенные» столкновения между нейтральными атомами стронция (атомы этого класса, известные, как фермионы, находясь в одинаковых энергетических состояниях, сталкиваться не должны), и этим самым понять причины одного из основных недостатков атомных стронциевых часов.

Ученые объединенной группы из Национального института стандартов и технологии, в которую входили также физики из Колорадского филиала NIST и Университета штата Колорадо (University of Colorado ) в Боулдере добились пятидесятипроцентного повышения точности «хода» разработанного ими прототипа стронциевых атомных часов: секундная погрешность теперь накапливается в течение 300 миллионов лет. Результаты работы опубликованы в журнале Science (Probing Interactions Between Ultracold Fermions).

В последние годы американские специалисты, добившиеся значительного увеличения точности часов, стали регистрировать минимальные отклонения в измеряемой частоте, вызванные, очевидно, взаимодействием атомов. Поняв причину столкновений и возникающего при этом сдвига частоты ученые NIST научились устранять погрешность. Результат, полученный учеными теперь не противоречит теории.

Часы, на которых экспериментировали ученые, содержат около двух тысяч атомов стронция, охлажденных до абсолютного нуля (около 3 мкК) и захваченных в ячейки так называемой оптической решетки (в каждой ячейке находится около 30 атомов). Как удалось выяснить исследователям, при переводе атомов в возбужденное состояние излучение лазера падает на них под несколько разными углами, что и приводит к появлению в одной ячейке нетождественных атомов; через некоторое время они могут столкнуться. Вероятность столкновения при этом определяется тем, с какой неоднородностью производилось возбуждение; в ходе экспериментов ученые определили конкретные параметры процесса, позволяющие свести к нулю соответствующую погрешность. Подавить нежелательные эффекты подобного рода можно также при еще большем охлаждении атомов.

Результаты, полученные американскими специалистами, могут быть использованы и для повышения точности других (например, бозонных) атомных часов, к которым относится, в частности, американский эталон частоты и времени NIST-F1

Евгений Биргер