В Национальном институте стандартов и технологий (NIST) в Колорадо запустили атомные часы NIST-F4, которые переопределяют понятие точности. Если бы они работали со времён динозавров (100 млн лет назад), то сегодня их погрешность составила бы менее одной секунды. Это достижение не только усиливает надёжность мирового времени, но и напрямую влияет на технологии, от которых зависит повседневная жизнь: транзакции в банках, навигацию беспилотников, синхронизацию интернет-серверов и даже точность умных часов.

В основе NIST-F4 лежит цезий — редкий металл, чьи атомы вибрируют с неизменной частотой под воздействием микроволн. Это словно облако из тысяч атомов, охлаждённых лазерами почти до абсолютного нуля, которые подбрасывают вверх и в полёте дважды пропускают через камеру с микроволновым излучением. Первый импульс заставляет атомы «пульсировать» в ритме, заданном природой, а второй — проверяет, настройки часов. Если частота микроволн отклоняется, то система автоматически корректирует её. После этого устройство отсчитывает 9 192 631 770 колебаний — именно столько нужно для определения одной секунды.

Такие часы — не просто лабораторный эксперимент. Они стали частью глобальной сети, калибрующей всемирное время (UTC). Сегодня меньше 20 подобных установок работают в 10 странах, и почти все — в научных центрах. NIST-F4, вместе с предыдущей моделью NIST-F3, обеспечивает стабильность официального времени США (UTC(NIST)), которое синхронизирует фондовые биржи, спутники и даже электросети. «Любая ошибка в сигнале может нарушить не только национальные, но и мировые системы», — отмечает Владислав Гергинов, физик NIST.

Создание NIST-F4 заняло годы: инженеры перестроили микроволновую камеру с точностью до 5 микрон (в пять раз тоньше волоса), добавили системы защиты от перепадов температуры и магнитных полей, а затем месяцами сверяли ход с другими атомными часами. Результат — погрешность всего 2,2 части на 10 миллионов миллиардов, что сопоставимо с лучшими мировыми аналогами.

Несмотря на планы перехода к ещё более точным «оптическим часам», цезиевые часы останутся эталоном. Как сказала Лиз Донли, руководитель отдела времени и частоты NIST: «Это технология, которая незаметно, но ежесекундно влияет на наш мир — от смартфона до межконтинентальных рейсов».