Как известно из школьного курса физики, ткань пространства-времени крайне неоднородна и искривляется под воздействием гравитации. Поэтому на вершине горы Эверест время идёт быстрее, чем на уровне моря (на высоте гравитация Земли вносит меньше искажений). Разница составляет примерно 1 единица на 1016. Самые точные в мире атомные часы, созданные в Колорадском университете в Боулдере, способны уловить гораздо более тонкие флуктуации: их точность составляет 6,4 × 10−18. Фактически, можно зарегистрировать ускорение времени даже при поднятии часов на несколько сантиметров.
Новые атомные часы сконструировали на кафедре физики и точных измерений Колорадского университета, а соответствующая запись внесена в Книгу рекордов Гиннесса 2015 (категория «Лучшие атомные часы», стр. 202, pdf).
В сердце часов — атомы стронция, которые подвешены на решётки из пересекающихся лазерных лучей. При небольшом возбуждении атомы начинают вибрировать на очень высокой частоте, которую регистрируют лазеры. Это естественный природный метроном, натуральный эталон времени.
Самые точные часы в истории человечества могут функционировать ещё в течение 5 миллиардов лет, то есть вплоть до того момента, как Солнце превратится в белого карлика.
«Речь идёт о всей, полной жизни Земли, — сказал Дзюн Е (Jun Ye), ведущий инженер проекта. — Мы стараемся сделать часы, которые за всю жизнь вселенной не потеряют ни секунды».
Разнородность времени на разной высоте создаёт определённые проблемы для специалистов, которые пытаются сохранить единую систему временных координат. Новые часы настолько чувствительны, что замечают разницу даже при изменении высоты в несколько сантиметров! Атомные часы на всей территории планеты связаны в сеть и должны договариваться между собой о едином времени. «На этом уровне поддержка абсолютной временной шкалы превращается в кошмар», — говорит Дзюн Е. Из-за слишком высокой точности часов они привносят ещё больше хаоса в систему координации времени.
Впрочем, есть и положительная сторона. Экстраординарную чувствительность часов к гравитации можно использовать, например, в картографии или геодезии.
