Pull to refresh

Как это устроено: атомные часы

Popular science Physics The future is here Quantum technologies

Привет Хабр! Сегодня у нас выходит статья в Nature Physics, в которой мы рассказываем про один интересный апгрейд для атомных часов. А нашу предыдущую работу по этой теме — в тот раз в самом Nature — даже упоминали пару раз на Хабре. Но то ли наш пресс-релиз оказался слишком сложным, то ли тема слишком специфичной, короче говоря, я из тех заметок вряд ли бы что-либо понял. Поэтому сегодня попробую простым языком рассказать про то, как устроены атомные часы и что интересного нас ждет в ближайшем будущем.



Оптические атомные часы в университете Токио. Credit: H. Katori

Читать дальше →
Total votes 259: ↑258 and ↓1 +257
Views 33K
Comments 48

На спутники ГЛОНАСС установят водородные часы

Network standards *Astronautics Physics


На новые спутники «Глонасс-К2» российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС установят атомные часы нового типа — водородные. Такая информация приведена в Стратегии развития системы ГЛОНАСС до 2030 года.

По документам, пассивный водородный стандарт частоты обеспечивает значительно более высокую точность, чем рубидиевые и цезиевые часы, установленные на спутниках системы ГЛОНАСС сейчас. Планируется, что новые часы повысят точность определения координат с помощью системы ГЛОНАСС.
Читать дальше →
Total votes 20: ↑18 and ↓2 +16
Views 3.4K
Comments 2

NASA запустило прототип атомных часов для навигации в глубоком космосе

Popular science Astronautics Physics

Deep Space Atomic Clock. Фото: General Atomics Electromagnetic Systems

23 августа 2019 года в рамках годичного эксперимента состоялся экспериментальный запуск часов Deep Space Atomic Clock. Если демонстрация окажется успешной, аналогичные атомные часы будут использоваться для навигации автономных космических аппаратов.

Атомные часы — важный шаг к тому, чтобы позволить космическим аппаратам безопасно перемещаться в глубоком космосе, а не полагаться на трудоёмкий процесс получения данных навигации с Земли. Процесс становится особенно трудным, когда задержка обмена пакетами с Землёй возрастает до десятков минут или часов из-за физических ограничений скорости света.
Читать дальше →
Total votes 12: ↑12 and ↓0 +12
Views 5.9K
Comments 12

В МТИ представили атомные часы с квантовой запутанностью

Popular science Physics
image

Физики из Массачусетского технологического института представили новый тип атомных часов. Конструкция, в которой используются запутанные атомы, может помочь в поисках темной материи и изучении влияния гравитации во времени.
Читать дальше →
Total votes 24: ↑17 and ↓7 +10
Views 7.5K
Comments 17

Атомные часы DSAC от НАСА прошли первую проверку в космосе

Popular science Astronautics Astronomy

Находящиеся в космосе с 2019 года атомные часы Deep Space Atomic Clock (DSAC) прошли первую проверку. НАСА опубликовало результаты эксперимента в журнале Nature. Согласно статье, DSAC на порядок превосходит современные космические часы. Уровень производительности устройства способен обеспечить навигацию зондов в дальнем космосе в режиме, близкому к режиму реального времени. 

Читать далее
Total votes 18: ↑13 and ↓5 +8
Views 3.5K
Comments 5

Премию Breakthrough Prize вручили за работу об атомных часах на оптической ловушке

Mathematics *Popular science Physics Health

Фонд Breakthrough Prize объявил лауреатов «Премии за прорыв» или «научного Оскара», а также New Horizons. Ими стали работы по изучению атомных часов на оптической решетке, авторы разработки тафамидиса, модифицированной РНК технологии, доступного метода определения последовательности ДНК, а работы по теории голономных D-модулей. Общий премиальный фонд составил $ 15,75 млн. Церемонию награждения лауреатов в прямом эфире отложили до 2022 года из-за пандемии.

Читать далее
Total votes 11: ↑11 and ↓0 +11
Views 794
Comments 0

Самые точные в мире часы

Popular science
В Национальном институте стандартов и технологий (NIST) созданы самые точные часы в мире: они основаны на инновационном методе квантовой спектроскопии атома алюминия-27. Технология позволяет уловить переходы между уровнями квантового состояния атома с частотой 8,6e–18, то есть такие часы не превысят секундную погрешность в течение как минимум 3,7 млрд лет.

Они более чем в два раза точнее, чем предыдущая версия самых точных часов, сконструированных той же группой учёных полтора года назад (различия между ними показаны на диаграмме под хабракатом).

Новый рекордсмен имеет погрешность меньшую, чем сам эталон секунды, то есть в каком-то смысле эти часы точнее, чем само время. Одна секунда по стандарту СИ равняется 9.192.631.770 периодам излучения атома цезия-137. С появлением новых часов может быть скорректирована и эта, и другие фундаментальные константы.

P.S. Как правильно заметили в комментариях, чем точнее часы на спутнике GPS, тем точнее работает навигация. В пресс-релизе NIST сообщается, что такая точность позволит даже сажать самолеты по GPS.
Читать дальше →
Total votes 45: ↑37 and ↓8 +29
Views 4.1K
Comments 54

После апгрейда точность GPS составит 60–90 см

Global Positioning Systems *
Система GPS состоит из 24 спутников, и все они уже находятся на орбите довольно длительное время (были запущены с 1990 по 1997 гг). Пришло время для апгрейда. В ближайшее время все аппараты нынешнего стандарта GPS будут заменены на более новую версию GPS IIF, которая имеет ряд преимуществ, в том числе они более устойчивы к джаммингу (теперь нужны глушилки в 100 раз мощнее).

Но главное, что GPS IIF обеспечивает гораздо более высокую точность определения координат. Если нынешние спутники обеспечивают погрешность 6 метров, то новые спутники будут способны определять местоположение, как ожидается, с точностью не более 60–90 см. Если такая точность будет не только для военных, но и для гражданских применений, то это приятная новость для пользователей Foursquare и владельцев GPS-навигаторов.
Читать дальше →
Total votes 69: ↑50 and ↓19 +31
Views 15K
Comments 96

Атомные часы из NPL признаны самыми точными в мире

Popular science


На днях атомные часы, установленные в Национальной физической лаборатории Великобритании (National Physical Laboratory, NPL), были признаны самыми точными часами в мире. Стоит отметить, что Национальная физическая лаборатория была основана еще в 1900 году, а находится она неподалеку от Лондона. Цезиевые часы NPL-CsF2 в настоящее время используются как стандарт для проверки Международного атомного времени и Всемирного координированного времени.

Читать дальше →
Total votes 11: ↑9 and ↓2 +7
Views 703
Comments 15

«Сверхсветовые нейтрино» наблюдаются в итоге движения GPS

Global Positioning Systems *
Translation
Пóмните ли, как около трёх недель назад нейтрино, движущиеся из Женевы в Лабораторию Гран Сассо в Италии, прибыли примерно на шестьдесят наносекунд быстрее, чем со скоростью света? Вот это было сверхъестественно. Однако четырнадцатого числа Рональд ван Элбург (Ronald van Elburg) из Университета Гронингена в Нидерландах, кажется, выяснил причины этого явления. Его группа учёных вычислила расстояние между двумя точками пути нейтрино, а затем приняла во внимание релятивистское движение спутников GPS, вовлечённых в эксперимент.
Читать дальше →
Total votes 172: ↑147 and ↓25 +122
Views 7.5K
Comments 144

Time.is: синхронизация с атомным временем

Global Positioning Systems *


Не так давно начал работу Time.is — отличный сервис, который показывает примерную рассинхронизацию ваших компьютерных часов с международным атомным временем (погрешность Ajax обычно 0,02-0,1 с), также показывает время в 7 млн мест мира и сравнивает время в разных местах.

Дополнительно, есть ряд приятных бонусов: календарь с указанием номера недели и порядкового номера дня в году, справочник времени восходов и закатов для каждой местности, интеграция с Google Maps, виджеты для сторонних сайтов.

Есть даже специальный дизайн для полноэкранного режима в браузере. И учтите, что появление новой секунды на сервере Time.is происходит именно в начале этой секунды. Некоторые операционные системы даже не умеют синхронизировать компьютерное время с такой точностью.
Total votes 78: ↑66 and ↓12 +54
Views 31K
Comments 84

Квантовый компьютер всё ещё не выходит, зато получилось много других интересных штук

Digital October corporate blog
Михаил Лукин — наш соотечественник и специалист по квантовой физике. В прошлом месяце он впервые за последние 20 лет читал доклад на русском языке, рассказывая в Digital October о сути своей работы.



Михаил занимается квантовыми компьютерами: пока, собственно, компьютер не получается, зато получается много других интересных практических применений среди которых высокоточные сенсоры и сверхточные часы.
Читать дальше →
Total votes 42: ↑41 and ↓1 +40
Views 43K
Comments 33

Компания Bathys Hawaii представила первые в мире атомные наручные часы

Gadgets Computer hardware
image

И это не шутка — в часах действительно используется атомный источник Cesium 133, находящийся в виде газа в специальной капсуле. В качестве основного электронного компонента используется чип SA.45s от Symmetricom. Именно внутри этого чипа и располагается капсула с цезием-133.

Читать дальше →
Total votes 65: ↑59 and ↓6 +53
Views 74K
Comments 129

Хронометр для космических первопроходцев

ASUS corporate blog Astronautics


В 18 веке Британская империя активно расширяла свои границы, торговлю и влияние. Основным инструментом был флот — недаром эту маленькую островную страну называют Владычицей Морей. И в начале 18 века совершенствование навигации потребовало создания более точного метода определения местоположения кораблей. Парламент Великобритании назначил небывалую награду за решение это проблемы. Решением стало создание сверхточных (по тем временам) «морских» часов. Но история идёт по спирали: сегодня задачи освоения Солнечной системы требуют использования на космических аппаратах точнейших навигационных часов — атомных.
Читать дальше →
Total votes 21: ↑20 and ↓1 +19
Views 11K
Comments 17

Самые маленькие атомные часы — азот в углеродной клетке

Popular science The future is here

Примерно так выглядит молекула азотного фуллерена. Атом азота внутри углеродной клетки, сформированной 60 атомами углерода

Современная система геопозиционирования GPS, разработанная военными США, позволяет транспортным средствам, гаджетам и их владельцам ориентироваться во времени и в пространстве. Система передает данные с завидной точностью — примерно 1 сигнал за 100 наносекунд. Эти сигналы необходимы для точной навигации. Зная скорость распространения радиоволн, можно рассчитать собственное местоположение с ошибкой в несколько метров.

Но системы геопозиционирования (GPS, ГЛОНАСС и другие) не могут решить все проблемы со временем. Дело в том, что сами спутники такой системы «узнают» время по атомным часам, которые очень точны. Тем не менее, может дать сбой сам сигнал — из-за влияния злоумышленников или же природных факторов (солнечный шторм или даже простое отражение радиосигнала от зданий). Но что, если атомные часы встроить в GPS-приемник?
Читать дальше →
Total votes 30: ↑22 and ↓8 +14
Views 14K
Comments 20

Неуловимый эталон времени: новый тип сверхточных атомных часов

ua-hosting.company corporate blog Reading room Manufacture and development of electronics *Popular science Physics


Поиски идеала это бесконечный поход по пустыне. Мы идем по бескрайнему морю песка, пересекая бархан за барханом, пока палящее солнце медленно, но верно отбирает у нас последние запасы воли и надежды. И вот на горизонте мы видим нечто прекрасное, нечто, что мы так надеялись найти. Но пустыня обманчива и коварна, а образ, увиденный нами, всего лишь мираж. И мы продолжаем идти дальше, пока горячий ветер заметает наши следы, не оставляя возможности вернутся назад. Идеал это мираж, к которому мы постоянно стремимся, и который ускользает от нас, как только мы к нему приближается. Каждый раз когда кто-то создает что-то идеально, оно существует в таком статусе недолго, ибо всегда есть куда расти, всегда есть место для совершенствования. Эта пустыня не имеет конца.

Еще один аспект бытия, который мы по своей наивности считаем подконтрольным нам, это время. Мы его уделяем, коротаем, экономим, измеряем и отсчитываем, но по большей степени мы его теряем. Атомные часы считаются идеальным инструментом измерения времени. Но с каждым новым таким устройством предыдущее теряет свой «эталонный» статус, а идеал, как ему это свойственно, становится на шаг ближе и на два шага дальше.

Сегодня мы познакомимся с исследованием ученых из МТИ (Массачусетский технологический институт, США), в котором они описывают новый тип атомных часов, способных отсчитывать время точнее своих предшественников. Каковы фундаментальные физические принципы, заложенные в данное устройство, как оно работает, и насколько точно в этот ученые отмеряют время? Ответы на эти вопросы ждут нас в докладе ученых. Поехали.
Читать дальше →
Total votes 17: ↑17 and ↓0 +17
Views 5.8K
Comments 1