Фізики з німецького метрологічного інституту, об'єднавши зусилля з тайськими колегами, фактично стоять на порозі перегляду того, як людство вимірює час. Їхній фокус — іони ітербію-173, що можуть змінити правила розробки оптичних атомних годинників.
Читайте також:
Секунди до апокаліпсиса. Що показує годинник Судного дня, як це працює і чому зараз він на рекордній позначці Світ десятиліттями покладався на цезієві еталони, проте їхній ресурс точності добігає кінця. Оптичні системи працюють на частотах, що перевищують мікрохвильове випромінювання цезію у сто тисяч разів. Така різниця дозволяє «нарізати» час на набагато дрібніші відрізки, сягаючи недосяжної раніше прецизійності, пишеSciTechDaily.
До цього моменту науковці опинялися перед вибором: або одноіонні системи (скажімо, на базі ітербію-171), які дають неймовірну точність, або багатоатомні конструкції, як-от стронцієві, що беруть стабільністю. Команда Тані Мельштойблер вирішила піти складнішим шляхом, намагаючись поєднати ці два світи у межах мультиіонної системи.
Секрет криється в самому ізотопі. У ядра ітербію-173 унікальна структура:
воно деформоване і має великий спін, що генерує потужні поля, які безпосередньо впливають на електронну оболонку. У результаті «заборонені» квантові переходи стають цілком легальними. Відтак, збуджений стан атома зберігається досить довго, а це критично важливо для стабільності будь-яких вимірів.
Окрім очевидної мети — перевизначення секунди в системі SI — ітербій-173 обіцяє неабиякі перспективи у комп’ютерних технологіях майбутнього. Завдяки вмінню одночасно працювати з кількома квантовими станами, цей іон стає відмінною платформою для побудови мультикубітових систем у квантових комп’ютерах, де маніпуляції лазером дозволяють досягти небаченої раніше точності.
Важливо, що проведені вимірювання тривалості життя «годинникового стану» цього ізотопу вийшли за рамки простої метрології. Ці дані відкривають вченим вікно всередину атомного ядра, дозволяючи проводити тести, які, можливо, підштовхнуть фізику до виявлення ефектів, що наразі випадають з рамок Стандартної моделі.
Читайте також:
Полювання на привида. CERN зафіксували процес, що трапляється раз на 10 мільярдів
