Сотрудники Института лазерной физики СО РАН вместе с учеными из США и Франции предложили новый метод, позволяющий уменьшить полевой сдвиг в атомных часах. Для этого исследователи искусственно создали антисдвиг. Статья исследователей опубликована в журнале Physical Review Applied.

«Атомные часы на сегодняшний день самые точные приборы для измерения времени. Если бы такте часы запустили в момент образования Вселенной, то к сегодняшнему дню они отклонились бы на доли секунды», — рассказал порталу «Наука в Сибири» один из авторов проекта, главный научный сотрудник ИЛФ СО РАН доктор физико-математических наук Валерий Юдин.

Такие приборы сегодня используют на космических станциях, для навигации в системах ГЛОНАСС и GPS и в некоторых других областях. Поэтому важна их точность и стабильность. При работе атомных часов, несмотря на их огромную точность, могут возникать отклонения, которые влияют на результаты измерений. Например, сегодня системы спуниковой навигации позволяют рассчитать координаты с точностью до нескольких метров. Усовершенствование технологии атомных часов позволит сократить это значение до нескольких сантиметров.

На данный момент атомные часы обладают нестабильностью от 10^-16 до 10^-18. Во многих случаях такая нестабильность возникает из-за полевого сдвига. Такой сдвиг обусловлен действием электромагнитного поля, которое генерирует локальный осциллятор в самих часах. Помимо своей основной работы по созданию нужных частот в приборе, этот элемент формирует электромагнитные импульсы, которые смещают частоту колебаний в атомах. Поэтому чтобы увеличить стабильность и точность атомных часов ученые стараются создать методы уменьшения этого сдвига.

Часто в атомных часах физики используют лазер для создания необходимой частоты колебаний. Такой лазер может влиять на поведение полевого сдвига. Российские исследователи нашли способ уменьшить полевой сдвиг в атомных часах с помощью антисдвига. Эти воздействия одинаковые по силе, но разные по знаку, поэтому компенсируют друг друга, тем самым снижая нестабильность прибора.

В своей работе ученые использовали принцип двух петель обратной связи. Петля представляет собой кольцевую систему причинно-связанных элементов, которые влияют друг на друга. На первой петле стабилизируется частота лазера, а на второй компенсируются «естественный» и искусственный сдвиги. Чтобы создать антисдвиг, ученые запрограммировали лазер таким образом, чтобы он «выстрелил» по атомным часам с дополнительным отрицательным частотным сдвигом.

Новый метод оказался довольно простым и легко корректируемым. Теперь физики планируют исследовать применение нового метода и понять, как его лучше реализовать на практике.