В последнее время исследователи также изучают возможную разработку молекулярных часов. Эти системы
«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.
Lasīt vairāk:
Otrajā dziļākajā zemūdens iegremdē pasaulē parādījās fotogrāfija
Skatiet, kas notika ar Merkuru, kad tas nokļuva pēc iespējas tuvāk Saulei
Zinātnieki ir gatavi jauno koku atzīt par vecāko pasaulē
Автор фото на обложке: Alex Berger