Почему сложно усовершенствовать атомные часы
В традиционных атомных часах в электромагнитной ловушке на расстоянии нескольких микрометров находятся два иона. После обстрела ионов лазером они переходят в два состояния, которые условно принимаются за ноль и единицу. Колебание между этими состояниями и является точкой отсчета времени.
Однако, чтобы генерировать лазерные вспышки, определять время поглощения ионом лазерного импульса и его выделения, требуются «обычные» часы достаточной точности. Повысить качество и чистоту лазерных импульсов и, соответственно, точность атомных часов крайне сложно.
Суть эксперимента
Целью опыта было точное определение времени побега возбужденного электрона из атома. Ученые анализировали, что происходит со световой энергией в момент поглощения фотона внешними электронами атома. Возбужденный электрон отрывается от атома и отправляется во внешнюю среду. Явление открыл в 1905 году Альберт Эйнштейн, и процесс считался мгновенным. Однако физики показали, что он все же занимает время.
В рамках эксперимента лазеры с разной длиной волны обстреливали медную пластинку. Задержка замерялась «обычными» атомными часами. Физики выяснили, что направленность спина частицы определяет время побега электрона.
Зная спин электрона, можно вычислить, сколько времени ему понадобилось для отрыва от атома. Для расчета принимались во внимание другие физические характеристики частицы.
В будущем открытие ученых позволит создать атомные часы, которые не зависят от качества лазеров. Кроме того, физики смогут разработать новые способы изучения света и материи, а также решить ряд других задач, в которых требуется максимальная точность измерений.