Физики создали высокоточные терагерцовые молекулярные часы

Несколько физиков по всему миру разработали атомные часы — системы для измерения течения времени, основанные на квантовых состояниях атомов. Ученые считают, что их можно использовать при разработке спутниковых и навигационных систем.

В последнее время исследователи также изучают возможную разработку молекулярных часов. Эти системы напоминают атомные часы, но они основаны на простых молекулах. Ученые из Колумбийского и Варшавского университетов недавно создали высокоточные молекулярные часы, которые можно использовать для изучения новых физических явлений.

«Наша недавняя работа — результат многолетних усилий по созданию так называемых молекулярных часов, — рассказала Таня Зелевински, одна из исследовательниц и авторов новой работы в интервью Phys.org. — Мы вдохновились быстрым прогрессом точности атомных часов. Молекулярные часы основаны на другом “тикающем” механизме и, таким образом, могут быть чувствительны к дополнительным явлениям. Одним из них является идея о том, что фундаментальные константы природы могут очень незначительно измениться со временем. Другая возможность заключается в том, что гравитация между очень маленькими объектами может отличаться от взаимодействия в более крупных масштабах».

Молекулярные часы, созданные Зелевински и ее коллегами, основаны на двухатомной молекуле Sr₂, структурно напоминающей две крошечные сферы, соединенные пружинкой. Часы специально используют колебательные моды этой молекулы в качестве точного эталона частоты, что, в свою очередь, позволяет отслеживать время.

Изображение сверххолодных молекул, разбитых на атомы, использовалось исследователями. Фото: K. H. Leung

«Наши часы требуют использования лазеров для охлаждения атомов вблизи абсолютного нуля и удерживания их в оптических ловушках, побуждения их объединяться в молекулы и направлять на них высокоточные “часовые” лазеры, чтобы фактически произвести измерение», — объяснила Зелевински. — Преимущество молекулярных часов в очень низкой чувствительности к блуждающим магнитным или электрическим полям и очень большое естественное время жизни колебательных мод«.

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review X, Зелевински и ее коллеги оценили точность молекулярных часов в серии тестов, измеряя их систематическую погрешность. Они обнаружили, что предложенная ими конструкция значительно минимизировала источники ошибок, а сами часы достигли общей систематической погрешности 4,6×10−14, демонстрируя особенно высокую точность.

Небольшие сдвиги положения резонанса часов в зависимости от длины волны захватывающего света (обозначены цветом) ограничивают точность вибрационных часов. Фото: K. H. Leung

Колебательные молекулярные часы, созданные группой исследователей, могут стать стандартом для приложений терагерцовой частоты, а также основой для создания новых инструментов молекулярной спектроскопии. Его конструкцию также можно изменить, заменив молекулы Sr₂, другими изотопными вариантами (с другой массой).

«В будущем мы надеемся применить молекулярные часы для понимания молекулярной структуры с высочайшей точностью и изучения любых возможных признаков неньютоновской гравитации в нанометровых масштабах», — заключает Зелевински.

Читать далее:

Появилось фото внутри второй самой глубокой подводной воронки в мире

Посмотрите, что произошло с Меркурием, когда он максимально приблизился к Солнцу

Ученые готовы признать новое дерево самым старым в мире

Автор фото на обложке: Alex Berger

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Создание изображений в стиле Ghibli привело к рекордной нагрузке на ChatGPT
Новости
Физики МГУ оценили потенциал фотонных процессоров для нейросетей
Новости
Телескоп НАСА для изучения ранней Вселенной сделал первые снимки
Космос
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости
Роспотребнадзор опроверг информацию о новом опасном вирусе в России
Новости
Последствия невесомости для скелета изучили на мышах-космонавтах
Космос