Группе физиков из Киотского университета удалось совершить прорыв: они смогли контролировать перемещение электрона внутри атома иттербия, что открывает путь к созданию более точных атомных часов, пишет Phys.org.
Современные атомные часы измеряют время через частоту перехода атомов на более высокий энергетический уровень. Самые точные модели используют атомы в оптической решетке — структуре из света и темноты, созданной интерферирующими лазерными лучами. Такие устройства работают на оптических частотах (сотни триллионов колебаний в секунду) и уже позволяют проверять фундаментальные законы физики в рамках Стандартной модели (СМ).
В 2018 году физики-теоретики предположили: чувствительность можно повысить, если задействовать редкий тип орбитального перехода в атомах иттербия. Он происходит между конфигурациями, где электрон внутренней оболочки скрыт глубоко внутри атома. Этот переход очень чувствителен к едва заметным эффектам, в том числе возможным признакам темной материи, и мог бы стать инструментом для выявления неточностей в СМ. Но добиться нужного уровня точности долго не удавалось.
Наша команда впервые зафиксировала этот переход в 2023 году, за ней последовали и другие группы, но разрешение измерений было на много ниже, чем у современных оптических часов
Проблему удалось решить с помощью «магической длины волны» лазера. Атомы иттербия поместили в трехмерную оптическую решетку, которая устраняет сдвиги частоты, вызванные светом. В сочетании с высокостабилизированным лазером это дало впечатляющий результат — ширину спектральной линии в 80 Гц, что на два порядка лучше предыдущих показателей. Результаты исследования опубликованы в Nature Photonics.
Новый тип атомных часов, в которых задействован редкий орбитальный переход в атомах иттербия, представляет собой мощный инструмент для поиска гипотетического бозона — частицы, отвечающей за новый тип связи между электроном и нейтроном, выходящий за рамки СМ.
Исследователи уверены: после доработок технология может лечь в основу нового поколения атомных часов — еще более точных и чувствительных к фундаментальным физическим явлениям.
Ранее Наука Mail рассказывала, что физики предложили новое объяснение рождения Вселенной.
