Ученые из Института лазерной физики СО РАН совместно с Национальным институтом стандартов и технологий США и французским исследовательским институтом Фемто-СТ представили новый способ уменьшения полевого сдвига в атомных часах. Статья об этом опубликована в августовском номере «Physical Review Applied».  
 
«Атомные часы — стандарты частоты и времени, — рассказывает один из авторов проекта, главный научный сотрудник ИЛФ СО РАН доктор физико-математических наук Валерий Иванович Юдин. — На сегодняшний день это самые точные приборы измерения времени. Если бы их запустили с момента образования Вселенной, то к сегодняшнему моменту отклонение было бы не больше, чем на доли секунды». ​
 
Атомные часы используются на космических станциях, в навигации, в системах ГЛОНАСС и GPS, так что большое значение имеет их точность и стабильность. Но даже такое устройство неидеально —  существует небольшая погрешность. 
 
«Например, — говорит Валерий Юдин, — системы ГЛОНАСС и GPS могут рассчитать позиционирование с точностью до нескольких метров. Прогресс в использовании атомных часов позволит сократить эту неопределенность до минимума, например до сантиметров и даже менее». ​​
 
Современные атомные часы имеют нестабильность от 10-16 до 10-18. Во многих случаях такую нестабильность провоцирует полевой сдвиг. Это результат воздействия электромагнитного поля. Его создает главный компонент атомных часов — локальный осциллятор (автогенератор электромагнитных колебаний). Он, помимо своей основной работы по созданию нужных частот в часах, формирует электромагнитные импульсы, которые смещают частоту колебаний в атомах. Один из главных вопросов — как стабилизировать атомные часы так, чтобы значительно уменьшить временную погрешность. 
 
В атомных часах исследователи часто используют лазер — именно он может генерировать частоты и излучение, влияющее на поведение полевого сдвига. Суть метода, предложенного учеными, в том, чтобы добавить к уже имеющемуся сдвигу так называемый антисдвиг. Они одинаковые по силе, но разные по знаку, и искусственный сдвиг уничтожает реальный. Также в работе использован принцип двух петель обратной связи. Петля обратной связи — кольцевая система причинно-связанных элементов, которые влияют друг на друга. На первой петле стабилизируется частота лазера, а на второй изначальный и искусственный сдвиги взаимно компенсируются. Для создания антисдвига ученые используют технические возможности лазера — программируют его таким образом, чтобы он «выстрелил» по атомным часам с дополнительным отрицательным частотным сдвигом. 
 
«Преимущество нового спектроскопического (основанного на взаимодействии вещества с электромагнитным излучением) метода состоит в его простоте, — говорит Валерий Иванович Юдин, — и в том, что он цифровой. Так что мы сразу смогли посмотреть, как работают наши расчеты, просто введя нужные данные в лазер. Теперь дело за прикладной частью исследования: каким образом такой метод лучше применять. Этим будут заниматься как экспериментаторы в Институте лазерной физики СО РАН, так и американские и французские коллеги». ​
 
Алёна Гунько, студентка факультета журналистики ГИ НГУ 

Источники

Сибирские ученые разработали способ уменьшения погрешности атомных часов
Наука в Сибири (sbras.info), 28/08/2020
Главное - точность
Академгородок (academcity.org), 28/08/2020
Главное - точность
Seldon.News (news.myseldon.com), 28/08/2020
Сибирская точность: физики придумали способ уменьшить погрешность атомных часов
Поиск (poisknews.ru), 28/08/2020
Выстрел лазера уменьшил погрешность атомных часов
Научный портал MSAU.RU, 28/08/2020
Физики уменьшили погрешность атомных часов
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 28/08/2020
Физики уменьшили погрешность атомных часов
Индикатор (indicator.ru), 28/08/2020
Выстрел лазера уменьшил погрешность атомных часов
Pcnews.ru, 28/08/2020
Выстрел лазера уменьшил погрешность атомных часов
Популярная механика (popmech.ru), 28/08/2020
Физики уменьшили погрешность атомных часов
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 28/08/2020
Сибирская точность: физики придумали способ уменьшить погрешность атомных часов
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 28/08/2020
Физики уменьшили погрешность атомных часов
Nanonewsnet.ru, 29/08/2020
Физики РАН нашли способ уменьшить погрешность атомных часов
Inforeactor.ru, 29/08/2020
Физики РАН нашли способ уменьшить погрешность атомных часов
RU24.pro, 29/08/2020
Сибирские ученые сделали самые точные в мире часы еще точнее
Seldon.News (news.myseldon.com), 29/08/2020
Сибирские ученые сделали самые точные в мире часы еще точнее
Томск.ру (tomsk.ru), 29/08/2020
Сибирские ученые сделали самые точные в мире часы еще точнее
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 29/08/2020
Новосибирские и зарубежные ученые нашли способ уменьшения сдвига в атомных часах
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 31/08/2020
Ученые ИЛФ СО РАН и их коллеги из-за рубежа разработали новый способ уменьшения погрешности атомных часов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 02/09/2020

Похожие новости

  • 19/04/2021

    Русский космос: Фабрика солнца

    ​​Технология выращивания полупроводниковых структур в условиях космического вакуума уже в совершенстве отработана сотрудниками Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН и позволит создавать солнечные батареи нового поколения без вреда для земной экологии.
    563
  • 16/04/2021

    Разработки самого высокого полета

     Каждый восьмой грант, получаемый учеными региона, посвящен аэрокосмическим исследованиям. Новосибирские ученые вносят большой вклад в освоение космоса: тренажер для стыковки космических аппаратов, технология для изготовления солнечных батарей на орбите и на Луне, катализаторы орто-пара-конверсии водорода, аэродинамические исследования перспективного российского многоразового космического корабля «Орел» — вот далеко не полный перечень разработок, рожденных в Сибири.
    911
  • 02/12/2019

    Возможности квантового подхода к осмыслению и пониманию сущности сознания

    Целесообразность применимости квантовых подходов к сознанию и попытка осмысления основных критериев в построении квантовой онтологии – в фокусе внимания философско-научного исследования ученых России и Беларуси.
    3047
  • 17/08/2021

    Сибирские ученые разработали новый способ подавления теплового сдвига в атомных часах

    Благодаря методу синтетической частоты, созданному сотрудниками Института лазерной физики СО РАН совместно с Национальным институтом метрологии Германии и Ганноверским университетом им. Лейбница, удастся значительно уменьшить погрешность атомных часов при нормальных условиях окружающей среды.
    419
  • 29/06/2020

    Михаил Федорук: «Мы должны сделать Академгородок лучшим местом для жизни»

    Интервью с ректором Новосибирского государственного университета академиком Михаилом Петровичем Федоруком о том, почему программа «Академгородок 2.0» должна быть комплексным решением, что такое университет мирового класса и какова роль НГУ в нацпроекте «Наука».
    1528
  • 29/01/2021

    Вышла статья «Нанооптика тонкопленочных лазерно-индуцированных топологических структур на поверхности твердого тела: фундаментальные явления и их приложения»

    ​Она опубликована в журнале «Известия Российской академии наук. Серия физическая» (2020. Том 84, № 12).  В тематическом выпуске «Нанооптика, фотоника и когерентная спектроскопия» вышла статья «Нанооптика тонкопленочных лазерно-индуцированных топологических структур на поверхности твердого тела: фундаментальные явления и их приложения».
    775
  • 06/08/2019

    Новосибирские ученые начали разработку высокоэффективных компактных лазеров

    ​В последнее десятилетие во многих лабораториях мира активно исследуются возможности создания высокоэффективных, мощных и компактных лазеров, генерирующих пучки излучения в среднем инфракрасном диапазоне, в частности на длинах волн 3–8 мкм.
    1416
  • 22/04/2021

    «Машина времени»: модернизированная установка позволит заглянуть в прошлое на миллионы лет

    Ускорительная масс-спектрометрия (УМС) – сверхчувствительный метод изотопного анализа, при котором производится тщательная селекция атомов вещества с подсчётом интересующих нас изотопов. Метод позволяет с высокой точностью датировать археологические находки и геологические породы, изучать состав атмосферы и ткани живых организмов разных исторических периодов.
    1051
  • 28/02/2019

    В ЦЕРН обнаружили новую частицу, которая уточнит кварковую модель

    ​Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила об открытии нового состояния c-кварка и анти c-кварка – частицы ψ3(1D).
    2134
  • 26/05/2017

    Статья новосибирского ученого о новом типе волоконных лазеров опубликована в журнале Nature Communications

    ​​Заведующий лабораторией волоконных лазеров НГУ, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Дмитрий Чуркин вместе с коллегами из Университета Астон Марией Сорокиной и Шурикантом Сугаванамом опубликовали работу, посвященную актуальной теме: исследованию спектральных корреляций в случайном волоконном лазере.
    3506