Высокоточное сравнение часов на ртутной и стронциевой оптических решетках

Часы на оптической решетке, как возможный будущий международный стандарт, в настоящее время разрабатываются во всем мире с целью почти 1000-кратного улучшения неопределенности по сравнению с Международным атомным временем (TAI) на основе микроволновых цезиевых часов. Одной из основных проблем в снижении неопределенности часов на оптической решетке является устранение влияния электромагнитных волн, излучаемых окружающими стенами при комнатной температуре (излучение черного тела), которые нарушают частоту переходов атомов.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа профессора Хидетоши Катори (главный научный сотрудник, RIKEN) в Высшей школе инженерии Токийского университета и RIKEN разработали часы на оптической решетке на основе стабилизированного ультрафиолетового лазера и атомов ртути, которые как минимум в десять раз меньше чувствительны к излучению черного тела по сравнению с другими кандидатами на роль часов на оптической решетке, такими как атомы стронция и иттербия. Прямое сравнение оптических частот между ртутными часами, работающими при комнатной температуре, и криостронциевыми часами, ранее разработанными группой, дало соотношение частот с относительной погрешностью 8×10-17, точность выше, чем у атомных часов цезия.Определение отношения частот с погрешностью меньше той, которая реализуется текущим определением секунды, является важным шагом на пути к переопределению секунды.

Более того, такое высокоточное сравнение часов может быть пробным вариантом для новой физики, исследуя постоянство физических констант. Например, высокоточное сравнение частот часов, состоящих из разных атомных частиц, может быть использовано для исследования временного изменения постоянной тонкой структуры.