Секунда — це лише секунда, тому що ми визначили її як таку. Але уже до кінця поточного десятиліття це може змінитися. Міжнародне бюро мір і ваг (BIPM), розташоване неподалік від Парижа, вивчає визначення цього ключового виміру часу, який використовується у більшості із семи базових одиниць вимірювання – час, довжина, маса, електричний струм, температура, інтенсивність світла та кількість речовини. Ця переконфігурація секунди дозволить науці та техніці просунутися вперед.
Протягом століть наш світ вимірював час на основі обертання Землі. Від стародавніх єгиптян до грецьких астрономів і вавилонян ми постійно вдосконалювали вимірювання часу, підвищуючи точність до годин, хвилин та згодом – секунд.
Але оскільки обертання Землі сповільнюється та змінюється, наша здатність відстежувати час стає менш точною. Ми втратили більше трьох годин за проміжок лише у 2000 років. Нерегулярність обертання Землі змусила вчених вивчити новий спосіб вимірювання часу.
У 1967 році, після десятиліть досліджень, науковці перевизначили час, визначивши його шляхом вимірів руху частинок всередині атома. Зокрема, ми прийшли до резонансу власної частоти цезію 133. Тепер, офіційно, секунда визначається шляхом взяття фіксованого числового значення частоти цезію.
Цезій 133 є рідкісним металом, тому його легко відстежити. Важкий атом з повільним рухом частинок привів до сталої і легко відстежуваної довжини хвилі. І це виявилося надійнішим за цокання традиційного годинника.
Маючи точний годинник, тепер ми змушуємо астрономічний час наздоганяти більш точний атомний час, додаючи високосні секунди за потреби — дві з них додали в 1972 році, і додається ще одна приблизно кожні 18 місяців.
Пошук вдосконаленої секунди
Вдосконалення годинника на базі атома цезію 133 призводить до покращення лазерних можливостей людства. Є кілька десятків високорівневих оптичних атомних годинників, розкиданих по всій земній кулі. Вимірюючи кілька атомів і досліджуючи їхню довжину хвилі, вчені всього світу продовжують пошуки більш швидкого атому, щоб точніше визначити секунду.
Гребінчасті лазери з частотою фемтосекунди тепер можуть вимірювати атоми, що рухаються швидше, ніж цезій. Це запропонувало нові області дослідження для дослідників, які все ще вражені тим, наскільки загальна теорія відносності Альберта Ейнштейна вірна.
Ейнштейн сказав, що час рухається повільніше, коли ближче до великої планети, оскільки сила тяжіння відрізняється. Виявляється, це може бути правдою до сантиметра.
У американському місті Боулдер, наприклад, три різні оптичні атомні годинники, рознесені по різних лабораторіях, отримували дещо різні показання, і експерти з Національного інституту стандартів і технологій, вважають, що це пов’язано з висотою годинника відносно рівня моря. Чим вище годинник, тим швидше він біжить.
Чи слід скоротити хвилину до 59 секунд?
Завдяки прогресу в лазерах, які відстежують рух атомів, дослідники продовжуватимуть досліджувати довжини хвилі атомів на предмет їхньої стабільності. Глобальний орган BIPM, який працює над визначенням другого, може виявитися готовим розпочати обговорення нового визначення секунди пізніше цього десятиліття з потенційним схваленням до 2030 року.
Вчені кажуть, що більш точне відображення секунди може розпочати дослідження темної матерії та зрушень гравітаційних хвиль — речей, на які безумовно варто витратити секунду.
За матеріалами: Popular Mechanics
