Превзойти цезиевый стандарт: в России нашли решение для часов новой эры

Исследователям из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и Петербургского института ядерной физики нашли перспективную молекулу для создания высокоточных часов. Исследование показало, что использование молекулярного иона азота (N₂⁺) может по точности превзойти существующие атомные цезиевые часы, передает пресс-служба ЛЭТИ.

Точность измерения времени является фундаментом для работы всех глобальных навигационных систем, таких как ГЛОНАСС и GPS. Поскольку позиционирование основано на скорости света, малейшая погрешность в часах выливается в метры ошибки на местности. Современные атомные часы, отсчитывающие секунды по колебаниям атома цезия, достигли невероятной точности, но наука ищет пути к новому уровню.

Одним из перспективных направлений являются молекулярные часы. Однако их разработку сдерживал температурный сдвиг — эффект, при котором тепловое излучение окружающей среды влияет на энергетические переходы в молекуле, искажая ход времени. Ранее этим эффектом пренебрегали, но, как показала практика, даже незначительные изменения вносят существенную погрешность.

Российским ученым впервые удалось провести комплекс расчетов, которые с высочайшей точностью описывают, как внешнее электрическое поле и температура влияют на колебательные состояния иона молекулярного азота. Это открытие позволяет нивелировать эффект температурного сдвига и открывает путь к практической реализации сверхточных молекулярных часов.

«Исследование показало, что N₂⁺ может стать основой для создания новых молекулярных часов, которые будут измерять время с большей точностью, чем современные атомные часы. Полученные результаты открывают новые возможности для исследований фундаментальных физических явлений и улучшения навигационных систем», — подтвердил доцент кафедры физики СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юрий Демидов.

Результаты работы, опубликованные в журнале Physical Review A, имеют не только прикладное значение для навигации, но и фундаментальное — они позволяют изучать квантово-электродинамические эффекты при конечных температурах, открывая новые горизонты в физике.