Американские ученые из Колорадо, представили миру технологию атомных часов. Их часы NIST-F4 превосходят по точности все предыдущие аналоги. Погрешность настолько мала, что даже если бы они отсчитывали время с эпохи динозавров, сегодня их отклонение составило бы менее секунды. В этом месяце разработка была официально передана регулятору уровня для сертификации в качестве «базового стандарта частоты» — высшего уровня точности в измерении времени. Это событие возвращает США в число стран, обладающих эталонными атомными часами.
Принцип работы NIST-F4 кардинально отличается от механизма обычных часов. В их основе — колебания атомов цезия, охлажденных лазерами почти до температуры, соответствующей абсолютному нулю. Атомы выбрасываются вверх, подобно фонтану, и при движении пропускаются сквозь микроволновое поле, настроенное на резонансную частоту. Это вызывает изменение их энергетического состояния, которое и фиксируется как «тик» часов. Каждая секунда складывается из 9 192 631 770 таких импульсов — именно эта величина принята за эталон секунды. Благодаря NIST-F4 поддерживается официальная временная шкала США (UTC(NIST)), а также вносится вклад в глобальный стандарт UTC.
Создание NIST-F4 стало результатом многолетних исследований, начатых еще в 1990-х с модели NIST-F1. После снижения точности F1 в 2016 году из-за переезда исследовательской лаборатории ученые полностью переработали ключевой компонент — микроволновую камеру. Кропотливая работа заняла несколько лет, и в итоге удалось достичь невероятной точности — погрешность не превышает пятой части толщины человеческого волоса. Сейчас NIST ожидает сертификации NIST-F4, параллельно поддерживая работу предыдущей модели, NIST-F3, чтобы обеспечить надежную и устойчивую работу представленной системы.
Тем временем секунда может получить новое определение.