Американці розроблять портативний атомний годинник

Агентство перспективних оборонних розробок (DARPA) Міністерства оборони США оголосило про пошук партнерів для створення портативного оптичного атомного годинника. Вони повинні будуть у сто разів перевершувати сьогоднішні найточніші моделі портативних годинників.

Сьогодні атомний годинник - найточніший спосіб виміряти час. Їхній принцип роботи заснований на тому, що кожен атом може випромінювати і поглинати фотони тільки з певними частотами - резонансними саме для нього. Атомний годинник буває мікрохвильовим і оптичним. Перші використовуються, в тому числі, в супутниках GPS, дані яких військові використовують у безлічі операцій. В основі мікрохвильових атомних годинників лежить мікрохвильовий резонатор, налаштований на частоту переходу в атомі. Вони дозволяють вимірювати час у секундах з точністю до 16 знаків після коми. Їх точність обмежена можливістю вимірювання і контролювання відхилень в десятки мікрогерц в шуканій резонансній частоті.

Оптичний атомний годинник як еталон використовують переходи в атомах, що призводять до виникнення фотонів з частотою в оптичному діапазоні. Резонансна частота у них іноді в 100 тисяч разів більша, ніж у мікрохвильових попередників. Це дозволяє домогтися більшої стабільності і зменшити відносну статистичну похибку у визначенні часу в сто разів, тобто до 10 в мінус 18 ступеня.

Але що стосується розмірів, оптичним атомним годинником сьогодні зазвичай потрібна окрема кімната в лабораторіях. Крім того, це дуже складні пристрої, і їх роботу коригують вчені.

DARPA 27 січня оголосило про пошук партнерів для створення маленького портативного оптичного атомного годинника за програмою ROCkN. Військових цікавлять два типи прототипів для різних видів місій. Перші години повинні важити менше п'яти кілограм, споживати менше 25 ваттів енергії, автономно працювати протягом 10 днів і бути стійкими до змін швидкості, вібрації і температури. Остання умова необхідна, щоб вони могли працювати на повітряних і космічних платформах, таких як тактичні літаки і супутники. Пристрій має бути в сто разів точнішим за найточніший портативний годинник.

Другий годинник повинен важити менш ніж 200 кілограмів і споживати менш ніж 400 ватів. Вони призначаються для більш стабільних платформ, наприклад, кораблів або наземних баз. Передбачається, що вони зможуть обходитися без ручного коригування один місяць.

Програма ROCkN розрахована на 48 місяців. До кінця другого етапу військові розраховують отримати прототипи оптичних годин, що працюють поза лабораторією. Вони планують провести демонстрацію синхронізації обох видів годинників у польових умовах.

Раніше ми писали про атомний годинник на оптичній решітці, яким минулого року присудили премію Breakthrough Prize. Їх планують застосовувати в GPS та інших супутникових навігаційних системах.