Время пошло: учёные запустили обратный отсчёт для секунды, она оказалась не так уж точна

Глобальная сеть из 10 оптических часов выявила системные отклонения в определении секунды. Ученые готовятся пересмотреть базовую единицу времени — впервые за десятилетия.

Международный эксперимент с десятью сверхточными оптическими часами из шести стран выявил системные погрешности в определении секунды.

Уже началась масштабная подготовка к пересмотру временного стандарта, запланированному на 2030 год. Учёные из Финляндии, Франции, Германии, Италии, Великобритании и Японии впервые объединили сеть из 10 оптических часов. Сравнение проводилось одновременно через оптоволоконные и спутниковые каналы — это крупнейшая координированная попытка установить глобальный временной эталон. Эксперимент длился 45 дней и включал 38 синхронных сравнений частот. Вычислены системные отклонения, которые накапливаются до погрешности порядка секунды за миллиард лет — критично сфер, где требуется ювелирная точность.

Сейчас секунда определяется через цезий-133 — 9 192 631 770 колебаний атома. Оптические часы на основе стронция, итттербия и других атомов делят секунду примерно в 100‑1000  раз точнее. В Национальном институте стандартов и технологий США (NIST) подчёркивают: такие системы демонстрируют стабильность, позволяющую ошибиться в одну секунду лишь за 10–15 миллиардов лет.

Погрешности вызваны не только техническими факторами, но и внешними — атмосферой, уровнем гравитации (часы на разных этажах могут "спешить"), грунтом и географическими координатами. Именно поэтому столь важна проверка сетевых взаимосвязей в разных странах.

Рэйчел Годун из NPL (Великобритания) заявила: "Нам нужно убедиться, что часы в разных странах действительно тикают синхронно". Исследование, опубликованное в журнале Optica, подтвердило готовность оптических сетей к внедрению нового стандарта.

В 2022 году Генеральная конференция по мерам и весам рекомендовала перейти на новую систему, основанную на оптических частотах. Также определены требования: точность на уровне одной секундной ошибки на миллиард миллиардов секунд и тестирование в минимум трёх лабораториях. Временной ориентир пересмотра 2030 год.

Тонкая настройка временных стандартов важна не только для физики, но и для GPS-навигации, работы энергосетей, финансовых систем и телекоммуникаций. Без неё точность расчёта становится ограничивающим фактором в быстро развивающейся цифровой среде. Сейчас обрабатываются данные и готовятся стандартизированные протоколы.