Comments 17
Затем стабильный лазер с частотой, близкой к частоте колебаний атомов, посылается, чтобы исследовать их колебания и отслеживать время.куда, простите, «посылается лазер»?
Затем через оптический резонатор пропустили лазер, где он запутался с атомами.может все-таки пропустили не лазер, а его излучение? Да и кто с кем запутался не вполне понятно.
Вы меня извините, но изложение новости получилось в стиле гостелеканалов.
А теперь представьте, каково мне, соавтору этой работы, смотреть на издевательство maybe_elf над нашим несчастным пресс-релизом ;).
Давайте так. С меня в ближайшее время — пост об атомных часах (и об этой работе в частности), а пока что задавайте вопросы в комментариях.
… и изменяется ли само время с возрастом Вселенной.
Вот это очень интересно! Каким образом это предполагается установить?
Идея в том, что переходы между электронными уровнями в атомах чувствительны к разным фундаментальным величинам, например к постоянной тонкой структуры. Сравнивая двое часов, привязанных к двум разным переходам, можно получить ограничение сверху на скорость изменения таких констант.
Если не ошибаюсь, по последним результатам постоянная тонкой структуры меняется не быстрее, чем на 10-16 в год.
Если скорость течения времени изменяется, изменяется и скорость света, а она входит в формулу постоянной тонкой структуры, но это частность. В общем мы должны найти что-то, что не меняется с течением времени, но чтобы убедится, что оно не меняется с течением времени, мы должны измерить время в два разных момента при том, что мы не знаем идут ли наши часы с одинаковой скоростью в эти разные моменты. Вроде как не решаемая задача, на мой взгляд.
Смотрите, сейчас в системе СИ время жестко привязано к конкретному атомному переходу в цезии. Если мы увидим, что частота этого перехода меняется из года в год, то можно было бы сказать, что время начинает течь по-другому, при этом остальные физические константы остаются прежними. Но по логике СИ все происходит с точностью до наоборот: время всегда течет одинаково (потому что оно задано через этот переход в цезии), а вот фундаментальные константы могут меняться.
То есть оба подхода описывают мир одинаково хорошо. Для нас подход СИ хорош тем, что позволяет привязать всю систему единиц к параметрам окружающего мира и забыть о сферических эталонах в вакууме из Палаты мер и весов. Изменений фундаментальных констант со временем мы пока все равно не видели, и речь идет скорее об ограничении сверху на скорость их изменения.
Измеряют подобные вещи, как вы и говорите, попеременно: сначала один атомный переход, потом второй, и так много раз, набирая статистику.
И у нас нет никакого способа это увидеть, да это и не имеет смысла для нас. По этой же аналогии, если время во вселенной течет неравномерно, то это увидит только Бог на своих стабильных часах, а мы никак не определим. Т.е. время перехода в цезии будет меняться, но будут меняться пропорционально и все остальные константы.
И, например, скорость света будет меняться по мере движения луча, но всегда будет составлять 9млрд. периодов цезия.
Ведь сейчас, воздействуя полем, мы можем замедлить этот период у цезия, значит он, в принципе, подвержен изменению.
Хотя, возможно мы найдем что-то, что не сможем изменить никоим образом, это нам даст надежду, что это будет той самой «точкой опоры» ))
А как измеряют (измеряют ли?) точность атомных часов?
Скорее всего вероятностными вычислениями
Вообще есть два важных параметра: точность (accuracy) и стабильность (precision):
Чтобы померить точность, нужно сравнивать двое часов.
А для стабильности набирают статистику показаний часов за какое-то время и потом обычно вычисляют Аллановскую дисперсию. Она, в частности, показывает, насколько долго нужно усреднять показания часов до достижения необходимой точности.
Не совсем понятно, как dark matter будет воздействовать на данный девайс, что бы определить наличие оной?
Через гравитацию, коей является искривление пространства-времени.
Там идея в том, что некоторые виды темной материи могут вызывать взаимодействие между нейтронами в атомных ядрах с электронами на оболочках. Что, в свою очередь, сдвигает энергетические уровни в атомах.
Сравнивая этот сдвиг с атомными часами (которые привязаны к другому очень стабильному энергетическому переходу в атомах) можно попытаться увидеть эти отклонения. Этим в нашей группе тоже занимаются, здесь есть неплохой обзор на русском.
Как с этим бороться? Рассчитывать время замера в теории и аккуратно вычитать? Или строить эксперимент таким образом, чтобы событие стало частью часов и меняло его состояние напрямую?
Все верно: чем короче измерение, тем меньше его точность. Математика здесь как в преобразовании Фурье: если импульс (=измерение) длится секунду, его спектральная ширина будет порядка Герца.
то это оказывается соотношением неопределенностей Гейзенберга для энергии и времени: за секунду нельзя измерить энергию точнее, чем ~1 Гц. Атомные часы собственно измеряют энергию перехода между двумя электронными уровнями.
А вообще атомные часы — это про долговременную стабильность. В них одно измерение времени длится порядка секунды, и грубо говоря, что там происходит на протяжении этой секунды, мы не знаем. Короткие интервалы времени измеряют по-другому — например, сравнением со стабильными осцилляторами.
В МТИ представили атомные часы с квантовой запутанностью