Ученые используют атомнымные часы, чтобы измерить высоту горы.

Большинство из нас думают о времени как способ измерить такие вещи, как длина наших дней и продолжительность нашей жизни.

Но если у вас есть доступ к паре высокоточных часов, вы могли бы использовать время по другому - для того чтобы измерить высоту гор.
На этой неделе, ученые описали большой шаг вперед, используя время, чтобы определить высоту над уровнем моря. Впервые они приняли оптические атомные часы из лаборатории. Их устройство было протестировано в французских Альпах.
Сравнивая рейтами портативные атомные часы на горе, с аналогичными часами в лаборатории в Турине, Италия, исследователям удалось показать, что разность высот между двумя точками было около 1000 метров, или 3,280 футов.
Работа была опубликована в разделе о физике.
"Идея использования портативных часов таким образом была в геофизической литературе в течение длительного времени," сказал Дункан Эгнью, а геофизик из Института Океанографии Скриппса в Сан-Диего, который не был вовлечен в работу. Сказал - "Что эти парни смогли это сделать".
Согласно теории относительности Эйнштейна, время движется по-разному в зависимости от того, где вы находитесь в гравитационном поле.
Например, часы на вершине высокой горы — далеко от центра Земли, будет двигаться немного быстрее, чем часы у подножия той горы, где гравитация сильнее.
Это не механическая ошибка. Само время на самом деле проходит быстрее на вершине горы.
Это означает, что ваш друг, который живет в скалистых горах стареет немного быстрее, чем ваш друг, который живет на пляже в Малибу.
"Ваше тело и ваш биологический опыт существует в реальном времени из любого места, в котором вы находитесь," сказал Кристиан Lisdat, физик в Германии Национальный Метрологический Институт , который работал над изучением. "И это ни чем не отличается от ходиков".
Большинство часов не являются достаточно точными, чтобы зарегистрировать разницу в скорости на разных высотах. В конце концов, в 10 лет, двое часов, которые помимо 1000 метров друг от друга по высоте будет как раз 31-миллионные доли секунды, Агню сказал.
Но есть несколько атомных часов, которые разбивают одну секунду на такие мелкие части, что они действительно могут обнаружить мизер сдвиг в скорости времени.


"Они называют их часами, но на самом деле, что они делают - это размеры камертонов до вершины горы и измерении разности частот между один в верхней и один в нижней части," Агню сказал.
Начиная с 1655 года все , что колеблется с постоянной скоростью — будь то маятник, пружина, часы, или кварцевые кристаллы, которые вибрируют, если вы проводите через них электрический ток.
Атомные часы следовать тому же принципу. Они используют квантовые переходы электронов как маятник.
"Эти скачки являются фундаментальным свойством атома, а они же каждый атом этого типа", - сказал Lisdat. "Независимо от того, где вы найти его во Вселенной, вы получите такой же частотой маятника."
Некоторые самые точные часы на планете - это устройства, известные как оптическая решетка часов. Они измеряют движение электронов вокруг атомов стронция, которые были в ловушке в сети лазеров. С этой установкой, оптическая решетка часов может измерять 9 млрд. тактов в секунду.
Однако часы с таким уровнем точности, как правило, остаются в лаборатории. Это делает его менее сложным, чтобы поддерживать в вакуумной камере, охлаждение атомов стронция при температурах вблизи абсолютного нуля, создать сеть узконаправленных лазерных лучей, и устойчивый сотни зеркал — все что необходимо для часов функционировать должным образом.
Lisdat и его коллеги хотели создать оптическую решетку, часы, которые могли бы определить несомненную точность
"То, что мы сделали, это взять  государство и сделать его транспортабельным," Lisdat сказал. "Это не легко".
В конечном итоге, команде удалось сломать оптическую решетку часов на кусочки, которые поместятся в термостатированных, вибрации-антивибрационные автомобиле, прицеп достаточно большой, чтобы держать двух лошадей.


Для своего первого теста, авторы взяли свой новые портативные часы на цокольном этаже Лаборатуар де Модан, который в лаборатории в французских Альпах. 
"Мы хотели иметь значительный перепад высот, так что эффект будет довольно большой", - сказал Lisdat.
Первые эксперименты не проходят гладко. Оказалось, новый тоннель был построен в гору и близлежащие буровые мощности нарушена стабильность часов.
Кроме того, сочетание более низкие, чем ожидалось влажность и теплее, чем ожидалось, температуры сделал это тяжелее, чтобы держать компоненты часов так, как они должны быть.
Тем не менее, они были в состоянии сказать, что портативные часы были около 1000 метров выше, чем его аналог в Турине.
"Это не работает так хорошо, как мы надеялись, но мы многому научились и это только начало", - сказал Lisdat. "Иногда вы просто должны начать, а затем вы можете выяснить, как улучшить."
В конечном счете, как точность портативный часы продолжает улучшаться, время может быть использовано для устранения перепадов высот всего 1 сантиметр, в исследовании авторы сказал.
Это может быть полезно для построения усовершенствованной системы навигации и помочь с инженерными проектами. Это также может помочь ученым узнать больше о внутренней части нашей планеты.
Сказал Lisdat его команда уже улучшения.
"Мы путешествовали с часами и мы будем продолжать путешествовать с часами", - сказал он.

Войти Регистрация

Войти в аккаунт

Логин *
Пароль *
Запомнить меня

Создать аккаунт

Обязательные поля помечены звездочкой (*).
Имя *
Логин *
Пароль *
Подтверждение пароля *
Email *
Подтверждение email *
Защита от ботов *