Разработан новый подход для создания сверхточных атомных часов

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.