Нижегородские специалисты готовы создать компактные атомные часы для спутников и приемников системы ГЛОНАСС. Группа молодых ученых Института прикладной физики (ИПФ РАН) освоила недавно технологию лазерного охлаждения вещества. Чем вещество холоднее, тем соответственно частицы в нем медленнее двигаются, а главное условие работы сверхточного хронометра — максимальная неподвижность атомов.

Догнать Америку

Сегодня системы глобального позиционирования, будь то ГЛОНАСС или GPS, сверхточных часов не имеют. А ведь пространственные координаты в этих системах высчитываются по времени, за которое сигнал идет от нескольких спутников к приемнику. Очень важно, чтобы хронометры на этих аппаратах работали строго одинаково, решающую роль здесь играют микросекунды. Если возникнет разнобой, приемник дезинформирует того, кто хочет узнать, где он находится. Чтобы этого не произошло, спутники постоянно «подгоняют» свое время под земное.

— В стандартном приемнике GPS координаты определяются с точностью до 10 метров, — рассказывает сотрудник ИПФ РАН Кирилл Мартьянов. — При этом спутники регулярно синхронизируются, пролетая над наземными базами, которых у США достаточно по всему миру. У нас за пределами страны их нет.

Иными словами, пока спутник ГЛОНАСС делает оборот по орбите, «часики» у него сбиваются и подогнать их можно, только когда аппарат вновь окажется над территорией России. Это одна из причин того, что наша система позиционирования уступает американской. По словам Кирилла Мартьянова, выход из этой ситуации есть: необходимо оснастить наши спутники и их приемники компактными сверхточными часами, которые не надо будет постоянно подстраивать. Вот тогда добьемся американских параметров определения пространственных координат.
Кстати, будущий прибор может вполне поместиться в руках, не говоря уже о спутнике.

Помогут вакуум и холод

Вообще-то у экспериментов по охлаждению была совсем другая цель, а идею создания атомных часов можно считать сопутствующей. Главная же задача у коллектива нижегородских физиков — приподнять завесу над тайной сверхпроводимости.

Сегодня такого эффекта, когда ток течет по проводам без потерь, можно достичь, лишь сильно охладив определенные сплавы — до -200 градусов по Цельсию. Благодаря стараниям ученых, температура, при которой возможна сверхпроводимость, год от года повышается, но до комнатной еще далеко. Более того, физики до сих пор точно не знают, как ведут себя материалы при таких температурах. Пролить свет на эти загадки должно помочь особое вещество, которое впервые в мире было получено в стенах ИПФ РАН.

Для того чтобы проникнуть в тайны сверхпроводимости, нижегородские физики используют лабораторию с уникальным оборудованием: лазерными установками, одна из которых имеет такую мощность, что может применяться в промышленности для резки металла, четырехтонным столом на пневмоподвеске для защиты от малейшей вибрации — работа с атомами требует особой точности, вакуумной установкой, позволяющей достичь давления, практически равного лунному. Это дало возможность разработать технологию «объемного» изучения атомов.
Надо сказать, что серия экспериментов в этом направлении только началась, так что новые открытия в изучении тайны сверхпроводимости не за горами.

Егор ВЕРЕЩАГИН.