Точное время - квантовое или астрономическое?

Физики установили, что наземные квантовые часы, фиксирующие время при помощи контроля колебаний атомов или ионов, точнее естественных астрономических нейтронных звезд (пульсаров). Правда, для работы первых требуется электроэнергия, запасные части, а также квалифицированный персонал, а вторые способны сами отсчитывать секунды в течение тысячелетий.

Радиопульсар представляет собой нейтронную звезду, которая испускает узконаправленные потоки радиоизлучения. В результате ее вращения поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — так образуются импульсы пульсара.

Точность сигналов нейтронных звезд настолько велика, что, когда они были обнаружены, астрономы возлагали большие надежды на то, что они являются доказательством разумной жизни в других частях Вселенной. Ведь ничего подобного создать на Земле было неподвластно никому.

Читайте также: До ядерной мировой войны осталось…

Пока астрономы стараются узнать, как именно пульсары генерируют такие точные сигналы, физики упорно трудятся, чтобы найти свои собственные пути лучшего объяснения такому загадочному явлению. Так, Джон Хартнетт и Андре Лэйтен из Университета Западной Австралии решили выяснить, можно ли позиционировать пульсары как лучшие часы во Вселенной? На первый взгляд, ответ достаточно прост, но ученые не согласны с этим.

В качестве земных в эксперименте выступали квантовые (атомные, молекулярные) часы, которые следят за временем при помощи контроля колебаний отдельных атомов или ионов. Этот рукотворный прибор очень важен в навигации. Определение положения космических кораблей, спутников, баллистических ракет, самолетов, подводных лодок, а также передвижение автомобилей в автоматическом режиме по спутниковой связи (GPS, ГЛОНАСС) немыслимы без атомных часов. Именно они, кстати, используются службами точного времени, которые периодически транслируют временные сигналы радиостанцией на частотах 2,5, 5, 10, 15 или 20 МГц.

Читайте также: Алмазные нанопровода — прыжок в квантовое будущее

"В течение последних 60 лет такие показатели земных квантовых часов, как точность и стабильность, улучшались в несколько раз за каждое десятилетие", — объясняют Хартнетт и Лэйтен. В результате ученые установили, что их погрешность составляет примерно 10-17 секунды. Для лучших из астрономических часов — так называемых миллисекундных пульсаров — этот показатель равняется примерно 10-15. Таким образом, формально земные часы лучше.

Это, конечно, впечатляет, но есть один вопрос, требующий тщательного рассмотрения. И с ним предстоит столкнуться физикам в лабораториях квантовой оптики. Вопрос заключается в долгосрочности такой стабильности. Удастся ли сохранять точность квантовых часов более длительные периоды — скажем, несколько столетий или тысячелетий? Как гарантировать стабильную подачу питания на такой срок?

В результате астрономы и физики сошлись во мнении, что земные часы показывают хорошие результаты только на коротких временных промежутках. На деле невозможно установить, как долго квантовые часы смогут корректно отсчитывать время — для их работы требуется наличие электроэнергии, запасных частей, а также квалифицированного персонала. Нейтронные пульсары в свою очередь способны сами отсчитывать время в течение тысячелетий.

Читайте также в "Правде.Ру"