Розроблений атомний годинник “перевизначає” секунду, але чому це важливо?

Годинник iWatch може бути популярним, але для пересічної людини годинник на наших смартфонах і музичних плеєрах працює просто чудово. Вони можуть показувати час лише з точністю до години та хвилини, але яке значення має секунда? Чи має значення, якщо ви запізнилися на 20 секунд, а не на цілу хвилину? Якби це залежало від команди паризьких дослідників, то так, навіть мілісекунда має значення. Саме тому вони розробили атомний годинник, який стверджує, що він настільки точний, що може “перевизначити секунду”.

Що саме означає переосмислити секунду? Не хвилюйтесь, наша нинішня реальність не була брехнею. З 1967 року стандарт Міжнародного комітету з мір і ваг для вимірювання однієї секунди полягає в тому, що атоми цезію обстрілюють мікрохвильовим випромінюванням і підраховують їхні коливання. Нещодавно розроблений годинник з оптичною решіткою (OLC) Паризької обсерваторії використовує лазерні промені для обстрілу атомів стронцію, змушуючи їх коливатися в 40 000 разів швидше, ніж мікрохвильові годинники. Цей новий метод дозволяє вченим розділити час на більш короткі інтервали, вимірюючи його на ще більш точному рівні. Колишній стандарт вимірювання втрачає секунду кожні 100 мільйонів років, тоді як надстабільний OLC втрачає лише одну секунду кожні 300 мільйонів років.

“Навіть точність в одну секунду за 300 мільйонів років все одно означає відставання приблизно в 0,01 наносекунди протягом доби”, – розповідає д-р Жером Лодевік з Паризької обсерваторії в інтерв’ю National Geographic. “І це не так вже й мало, коли ви думаєте про оптоволоконний зв’язок і розумієте, що один телекомунікаційний слот становить 0,1 наносекунди”.

Виявилося, що миготіння ока, або приблизно 400 мілісекунд, занадто довго для користувачів, щоб чекати відповіді комп’ютера після клацання мишею або натискання клавіші на клавіатурі.

Для пересічної людини ідея доктора Лодевіка про те, що 0,01 наносекунди вважається довгим проміжком часу, може здатися абсолютно смішною, але ці маленькі частки секунди можуть мати величезний ефект. У повсякденному житті ви можете не відчувати фізичної втрати секунди – скажімо, коли мрієте або дивитеся відео з котами – але в спорті різниця всього в 0,4 секунди може коштувати олімпійцю золотої медалі. Компанія Google вважає, що миготіння ока, або приблизно 400 мілісекунд, є занадто довгим для користувачів, які чекають на відповідь комп’ютера після клацання мишею або натискання клавіш на клавіатурі. Microsoft також зробила висновок з власного дослідження, що люди будуть відвідувати веб-сайти рідше, якщо вони завантажуватимуться на 250 мілісекунд повільніше, ніж у конкурентів. І так, це говорить ваша підсвідомість.

Те ж саме можна сказати і про телекомунікаційні сервіси, такі як Skype, Google Hangouts і навіть звичайні телефонні дзвінки. За даними Integrated Research, ми сприйнятливі до голосових і візуальних реакцій, які відбуваються менш ніж за 150 мілісекунд. “Наш мозок може підлаштовуватися під ритм і компенсувати паузи. Але коли затримка нерегулярна – як у випадку з джиттером, це важче переносити”, – пише IR. “Перевантаження мережі і тремтіння можуть призвести до того, що голосові пакети будуть надходити нерівномірно або поза послідовністю, порушуючи розмову і викликаючи спотворені речення, переривчастий голос і втрату звуку”. Пам’ятайте: Мілісекунда – це 1000-та частина секунди, тому все, що перевищує 0,15 секунди, спотворюється для наших очей і вух.

Якщо ОЛК може зафіксувати більш точний вимір часу, ці лінії стають ще тоншими. Гіпотетично, спортивні рекорди можна було б відстежувати до коливань, що зробило б світові рекорди набагато складнішими для досягнення (або побиття). Навіть спортивний одяг міг би визначати момент, коли спортсмен досягає фінішу. “Точність цих годинників така, що довжина взуття бігунів має значення”, – розповідає доктор Лодевік. “Насправді це має настільки велике значення, що додавання 1000-ї частки одного атома на кінчик взуття змінить рекорд на один тик оптичного годинника”.

І якщо вчені зможуть з’ясувати, як зменшити ці атомні годинники, щоб вони помістилися всередині комп’ютерів і мобільних пристроїв, надточне позначення часу може означати значний технологічний прогрес. Пакети даних можна було б планувати для передачі в більш точний момент часу, що дозволило б телекомунікаційним сигналам надсилатися і прийматися більш ефективно. Це могло б підвищити якість телефонного зв’язку, знизити рівень точковості і підвищити швидкість реагування в реальному часі. Сигнали GPS також виграють від такого надточного хронометражу, оскільки вони потребують ретельної синхронізації із супутниками для визначення місцезнаходження пристрою в реальному часі. Ці приклади призводять до підвищення ефективності, що означає менше споживання енергії і довший час автономної роботи гаджетів.

Звичайно, для реалізації такого роду застосувань знадобляться десятиліття, але наслідки можуть забезпечити нові стандарти для технологічних і експериментальних розробок у галузі фізики.

Рекомендації редакції

• Наступне велике відкриття в науці вже у вашій кишені
• Аналоговий штучний інтелект? Звучить божевільно, але це може бути майбутнє
• Цей дикий новий дисплей розміщує гігантський 120-дюймовий віртуальний монітор на вашому столі
• Як далеко ми знаходимося від мейнстрімного домашнього інтернету 5G?
• Siduri Wines поєднує вино та технології в кінцевому досвіді тоталізатора

Source: digitaltrends.com