Група фізиків з Кіотського університету розробила новий атомний годинник на основі іттербію, який може стати унікальним інструментом для вивчення фундаментальних властивостей всесвіту. Пристрій вирізняється надзвичайною чутливістю та здатністю фіксувати найменші зміни у структурі матерії, які залишаються поза межами можливостей стандартних приладів.
Про це розповідає KURAZH
“Вони створили атомний годинник на основі іттербію, який не просто відміряє секунди, а претендує на роль детектора «нової фізики». Цей пристрій настільки чутливий, що може помітити найменші коливання у структурі всесвіту, які ми зазвичай ігноруємо через недосконалість власних інструментів”.
Застосування іттербієвого годинника у фундаментальних дослідженнях
Проєкт очолив фізик Тайки Ісіяма. Основою розробки став унікальний орбітальний перехід в атомах іттербію — складна зміна енергетичних конфігурацій, що пов’язана з внутрішнім електронним шаром атома. Цей механізм давно вважався перспективним для надточних вимірювань, оскільки є винятково чутливим до найдрібніших фізичних ефектів. Однак досягнути необхідної точності було складно через вплив лазерів, які спотворювали результати під час утримання атомів у пастці.
Для розв’язання цієї проблеми команда застосувала метод «магічної довжини хвилі», який дозволяє мінімізувати вплив лазерного світла на енергетичні стани атома. Атоми іттербію розміщували у тривимірній оптичній решітці та використовували високостабілізований лазер збудження. Це забезпечило рекордну стабільність роботи годинника та відкриває шлях до нових фізичних відкриттів.
Потенціал для пошуку темної матерії та квантових технологій
Ультраточність нового годинника відкриває низку можливостей для сучасної науки. Серед найважливіших напрямів використання пристрою:
- Пошук ознак темної матерії завдяки впливу на атомні рівні.
- Перевірка стабільності фундаментальних фізичних констант.
- Виявлення нових елементарних частинок і невідомих взаємодій.
Крім теоретичних досліджень, надточний контроль над атомними станами має велике значення для розвитку квантових технологій. Зокрема, це важливо для створення квантових комп’ютерів та систем точного позиціювання, де кожна мілісекунда може мати вирішальне значення.
Поки частина науковців удосконалює вимірювання часу, інші досліджують нові способи прискорення передачі даних, використовуючи лазери замість традиційних радіохвиль у чипах майбутнього покоління.
