Немецкие физики сообщили о создании атомных часов на основе 13-кратно ионизированного атома аргона. Они сверяли частоту перехода между его основным и возбужденным состоянием с частотой, измеряемой стабильными иттербиевыми атомными часами. В результате ученые добились систематической относительной погрешности, сопоставимой с традиционными оптическими атомными часами.

Исследование опубликовано в Nature.

Любая физическая система подвержена большому количеству воздействий и процессов, однако их, как правило, можно выстроить в иерархический порядок относительно интенсивности. В первом приближении стоит учитывать только самые значимые процессы, но по мере роста доступной точности все больше из них стоит учитывать. В конечном итоге стабильность работы системы будет характеризоваться отношением интенсивностей полезных взаимодействий к шумовым.

Этот подход наиболее ярко проявляет себя в работе атомных часов. Работа таких устройств основана на точном измерении частоты электромагнитных колебаний, и физики стараются исключить или подавить все возникающие шумы. Другой путь основан на усилении полезных взаимодействий в атомах, а именно связи электронов с ядром, благодаря многократной ионизации. Ученые ожидают, что атомные часы на многозарядных ионах будут обладать большой стабильностью, но до недавнего времени их создание сталкивалось с трудностями, связанными с пленением и охлаждением сильно ионизированных атомов.

Первыми преодолеть эти трудности смогли Стивен Кинг (Steven King) из Физико-технического федерального института в Брауншвейге и его немецкие коллеги.