Секунда – это лишь секунда, потому что мы определили ее как таковую. Но к концу текущего десятилетия это может измениться. Международное бюро мер и весов (BIPM), расположенное неподалеку от Парижа, изучает определение этого ключевого измерения времени, которое используется в большинстве из семи базовых единиц измерения – время, длина, масса, электрический ток, температура, интенсивность света и количество вещества. Эта переконфигурация секунды позволит науке и технике продвинуться вперед.
На протяжении веков наш мир измерял время на основе вращения Земли. От древних египтян до греческих астрономов и вавилонян мы постоянно совершенствовали измерение времени, повышая точность до часов, минут и позже – секунд.
Но поскольку вращение Земли замедляется и меняется, наша способность отслеживать время становится менее точной. Мы потеряли больше трех часов за промежуток всего в 2000 лет. Нерегулярность вращения Земли заставила учёных изучить новый способ измерения времени.
В 1967 году после десятилетий исследований ученые переопределили время, определив его путем измерений движения частиц внутри атома. В частности, мы пришли к резонансу собственной частоты цезия 133. Теперь официально секунда определяется путем взятия фиксированного числового значения частоты цезия.
Цезий 133 является редким металлом, поэтому легко отследить. Тяжелый атом с медленным движением частиц привел к постоянной и легко отслеживаемой длине волны. И это оказалось надежнее тиканья традиционных часов.Имея точные часы, теперь мы заставляем астрономическое время догонять более точное атомное время, добавляя высокосные секунды при необходимости – две из них прибавили в 1972 году, и прибавляется еще одна примерно каждые 18 месяцев.
Поиск усовершенствованной секунды
Усовершенствование часов на базе атома цезия 133 приводит к улучшению лазерных возможностей человечества. Есть несколько десятков высокоуровневых оптических атомных часов, разбросанных по всему земному шару. Измеряя несколько атомов и исследуя их длину волны, ученые всего мира продолжают поиск более быстрого атома, чтобы точнее определить секунду.
Гребенчатые лазеры с частотой фемтосекунды теперь могут измерять быстрые атомы, чем цезий. Это предложило новые области исследования для исследователей, которые все еще поражены тем, насколько общая теория относительности Альберта Эйнштейна верна.
Эйнштейн сказал, что время двигается медленнее, когда ближе к большой планете, поскольку сила тяготения отличается. Оказывается, это может быть правдой до сантиметра.
В американском городе Боулдер, например, три разных оптических атомных часа, разнесенных по разным лабораториям, получали несколько разные показания, и эксперты из Национального института стандартов и технологий, считают, что это связано с высотой часов относительно уровня моря. Чем выше часы, тем быстрее они бегут.
Следует ли сократить минуту до 59 секунд?
Благодаря прогрессу в лазерах, отслеживающих движение атомов, исследователи будут исследовать длины волны атомов на предмет их стабильности. Глобальный орган BIPM, работающий над определением второго, может оказаться готовым приступить к обсуждению нового определения секунды позже этого десятилетия с потенциальным одобрением к 2030 году.
Ученые говорят, что более точное отображение секунды может приступить к исследованию темной материи и сдвигам гравитационных волн — вещей, на которые, безусловно, стоит потратить секунду.
По материалам: Popular Mechanics
