В Национальном институте стандартов и технологий (NIST) в Боулдере, штат Колорадо, ученые представили атомные часы NIST-F4 — одно из самых точных устройств для измерения времени в истории человечества. Эти часы настолько надежны, что за 100 миллионов лет они потеряют не более одной секунды. 

NIST-F4 — это так называемые «фонтанные» атомные часы, использующие колебания атомов цезия для отсчета времени. Атомы охлаждаются лазерами почти до абсолютного нуля (-273,15 градусов Цельсия), а затем подбрасываются вверх, словно струя фонтана. Проходя через микроволновое излучение, они совершают энергетический переход, который и определяет «тик» часов. Один такой «тик» происходит ровно 9 192 631 770 раз в секунду, задавая международный стандарт секунды.

«Фонтанные часы должны быть скучными, — шутит физик NIST Грег Хот. — Но в данном случае «скука» означает невероятную стабильность». Именно эта стабильность делает NIST-F4 незаменимым инструментом для глобальных систем.

Точное время — основа современной цивилизации. От GPS-навигации до синхронизации финансовых транзакций и работы дата-центров — все зависит от микросекундной точности. «Сигналы времени используются миллиарды раз в день. Они обеспечивают точность для триллионов долларов в электронных операциях», — объяснила Элизабет Донли, руководитель отдела времени и частоты NIST. NIST-F4 поддерживает официальную шкалу времени США (UTC-NIST) и вносит вклад в глобальный стандарт — координированное всемирное время (UTC). Это гарантирует, что системы по всему миру работают синхронно, будь то спутники или биржи.

NIST-F4 — результат многолетней работы. После тщательных испытаний NIST-F4 был передан в Международное бюро мер и весов (BIPM) для сертификации как «первичный стандарт частоты» — высшая категория для атомных часов. Сейчас NIST-F4 работает параллельно с другим устройством, NIST-F3.