«Росатом» уточнит время на Земле
«Росатом» приступает к созданию самых точных в мире ядерных часов, сообщили «Известиям» в корпорации. Работать они будут на радиоактивном тории-229. Вести разработку станут, скорее всего, специалисты подведомственного госкорпорации Института промышленных ядерных технологий Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, у которого есть необходимое оборудование и специалисты. Впрочем, точно это станет известно только после подведения итогов конкурса, который «Росатом» объявил на этой неделе. Пока он касается только проведения первоначальных научно-исследовательских работ, которые подготовят научный и экспериментальный фундамент для будущих основных работ и позволят сформулировать конкретное техническое задание. «Росатом» готов до конца года выделить на эти цели 5 млн рублей.
Проект разработки ядерных часов уже поддержан Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений, который выступает Главным метрологическим центром Государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли.
По оценкам представителей МИФИ, на проведение необходимых экспериментов может потребоваться не менее четырех лет. При этом расходы, связанные с покупкой комплекса специальных приборов, могут составить около 80 млн рублей. К созданию новых сверхточных часов помимо МИФИ могут быть привлечены ученые из Всероссийского НИИ физико-технических и радиотехнических измерений, Российского федерального ядерного центра и ВНИИ экспериментальной физики, добавляют в «Росатоме».
Принцип действия ядерных часов основан на отсчете периодов времени с помощью регулярно происходящих изменений с ионами ядра радиоактивного изотопа торий-229. В распространенных сейчас атомных часах фиксируется переход электронов, вращающихся вокруг атома, с одного энергетического уровня на другой, то есть частота изменения их орбиты. Точность отсчитываемого с их помощью времени измеряется 14 знаками после запятой. Но ион гораздо меньше по размеру и, соответственно, менее подвержен влиянию внешних факторов, поэтому часы на его основе будут намного точнее — до 20 знаков после запятой.
Главная проблема создания нового устройства состоит в том, что ученые пока не могут определять тот момент, в который ион переходит с одного энергетического уровня на другой. Есть только косвенные свидетельства того, что это происходит. Как только физики-ядерщики получат экспериментальное подтверждение перехода, задачу по созданию новых часов можно будет считать решенной.
По оценке профессора МИФИ Виктора Трояна, точность ядерных часов будет такая, что потребуется 14 млрд лет для того, чтобы они отстали или ушли вперед на одну секунду.
Аналогичные попытки создать подобные часы предпринимают сейчас также ученые из нескольких национальных лабораторий США (в Лос-Аламосе, Ливерморе и NASA), а также в Германии и Финляндии, рассказали «Известиям» в «Росатоме».
— Кто именно ближе к успеху, сложно сказать. Мы все примерно на равных позициях. Если бы мы безнадежно отстали, то не стали бы заниматься этой задачей, — говорит директор Института промышленных ядерных технологий МИФИ Эдуард Глаговский. — Уверен, что в чем-то мы уже продвинулись вперед. Мы привлекаем к работе коллег из других институтов и университетов, то есть создаем целый творческий коллектив. Уже разработаны проекты календарного плана и технического задания.
Ученые подчеркивают, что изменение эталона окажет влияние на многие области знаний. Так, точные замеры времени нужны для спутниковой навигации — чем точнее получиться измерить время, за которое радиоволна со спутника достигает объекта, тем точнее будут определены его координаты. То есть точность отечественной навигационной системы ГЛОНАСС возрастет на несколько порядков. Такой же эффект прогнозируется и для отрасли связи — терабайты информации будут идти с такой же скоростью, как сейчас гигабайты. Кроме того, новые часы помогут разведке полезных ископаемых.
В фундаментальной науке создание более точных часов позволит измерить такие константы, как гравитационная постоянная и постоянная тонкой структуры. Это позволит поставить точку в сомнениях по поводу основ теории относительности Эйнштейна.
