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
Тайны древней звезды по соседству изучили, «подслушав ее песню»
Космос
Baidu делает ИИ для перевода звуков животных в человеческую речь
Наука
Оказалось, ИИ врет чаще при одном условии: как этого избежать
Новости
Суперкомпьютер Маска сжирает электричество как 300 000 домов: люди протестуют
Новости
Посмотрите, как робот стремительно отбивает подачи в настольном теннисе
Новости
Физики исполнили мечту алхимиков: свинец в коллайдере превратили в золото
Наука
Создано музыкальное приложение для реабилитации после инсульта
Наука
«Эффект аккордеона» превращает жесткий графен в эластичный материал
Наука
ИИ восстановил имя автора свитка, который пережил последний день Помпеи
Наука
Частный лунный модуль вышел на орбиту спутника после двух месяцев полета
Космос
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости