Ученые НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ совместно с зарубежными коллегами разработали универсальный подход, позволяющий с большой точностью предсказывать свойства часового перехода для многозарядных ионов. Данный метод позволит создать новые атомные часы на основе ионов со сложной электронной структурой. Результаты этой работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Атомные часы – это сверхточная система измерения времени. Маятником в ней могут служить атомы или ионы, охлажденные с помощью специальных электромагнитных ловушек. В последние годы научное сообщество рассматривает многозарядные ионы в качестве перспективной основы для таких часов. Они менее чувствительны к различным внешним возмущениям по сравнению с нейтральными атомами, что позволяет рассчитывать на существенное увеличение точности измерения времени.
«Мы разработали весьма универсальный подход и опробовали его на ионе иридия Ir17+, который представляет особенный интерес для создания новых атомных часов. В этой работе мы даем теоретические предсказания не только для длин волн электрических дипольных переходов в ионе Ir17+, но и для их вероятностей. Они, кстати, оказались существенно меньше, чем считалось ранее», - пояснил сотрудник лаборатории молекулярных пучков Отделения нейтронных исследований НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ Михаил Козлов. По словам ученого, часовые переходы в атомах крайне слабы, их очень трудно обнаружить без достаточно точных теоретических предсказаний.
Полученные результаты не ограничиваются частным случаем иона
Ir17+. Они актуальны для большей части элементов
периодической системы Д.И. Менделеева, что дает возможность
выбора наиболее перспективного многозарядного иона и проведения
необходимых расчетов. Атомные часы - не единственная область
применения новой разработки. Она также будет востребована для
решения многих задач атомной физики, астрофизики и физики
плазмы.
Работа поддержана грантом РНФ.
Справочно:
С 1967 года в международной системе единиц СИ секунда
определяется через частоту атомного перехода между двумя
сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Этот
переход лежит в области радиочастот. В последнее десятилетие
появились атомные часы на оптических переходах. Благодаря этому
точность измерения времени увеличилась на несколько порядков.
