До 2030 г. може да имаме нова дефиниция на секунда

Време е да променим начина, по който измерваме времето. Или поне това предлагат учените в проекторезолюция за предстоящата 27-та Генерална конференция по мерки и теглилки, която ще се проведе по-късно тази година. Благодарение на свръхточните атомни часовници бихме могли да имаме нова дефиниция на най-фундаменталната единица време: секунда.

Хронос, който отрязва крилата на Купидон

Секундата е определена още през 1967 г. като „честотата на свръхфиния преход от непертурбираното основно състояние на атома на цезий 133, се приема за 9 192 631 770, изразена в единицата Hz,“. Тази дефиниция е усъвършенствана през 2018 г., но само със стилистични причини и все още се основава на свръхфиния преход на атома цезий 133.

Това определение служи добре на човечеството в продължение на много десетилетия, но пробивите в оптичните атомни часовници сега надхвърлят прецизността, която може да се получи от по-класическите атомни часовници. В този смел нов свят на свръхпрецизно отчитане на времето, цезият вече е ретро часовник.

„Като общ принцип дефинициите за единиците SI (Международната система единици, SI, от френски: Système international d’unités) трябва да се основават на методите за измерване, които водят до най-ниската несигурност за всички вторични измервания на величини, базирани на тези единици“, казав за IFLScience д-р Лиз Донли, ръководител на Националния институт по стандарти и технологии Отдел за време и честота.

„Оптичните честотни стандарти са достигнали нивото, при което могат да извършват честотни измервания, които са 100 пъти по-точни от измерванията, които се извършват с помощта на цезий като стандарт.“

Но дефиницията на секунда засяга дефиницията на пет от останалите шест величини в Международната система единици, така че тези несигурности оказват влияние върху измерванията на масата, разстоянията и т.н. Една по-точна секунда ще направи по-точни и почти всички други измервания, които извършваме .

27-ата Генерална конференция е среща на Международното бюро по мерки и теглилки, което регулира и стандартизира системата от SI единици. Учени и представители от организации по стандартизация по целия свят ще се съберат, за да вземат решения, свързани със SI, включително предефиниране на базовите единици, както се случи и през 2018 г.

Тогава проекторезолюция от срещата, проведена през ноември, предлага, наред с други неща, секундата да бъде предефинирана до 2030 г. или чрез нов високоточен атомен преход, или чрез претеглената средна стойност на група от високоточни атомни преходи. Първо обаче ще трябва да бъде договорен списък с критерии, които трябва да бъдат изпълнени, за да се въведе това ново определение.

В момента този списък е дълъг, за да могат оптичните часовници да станат стандарт, а цезият да служи като вторично представяне на секундата. Работи се за по-добро изясняване на тези изисквания, които могат да бъдат обявени още през юни тази година, съобщава New York Times. Но дори и с добре дефинирани изисквания, институтите по целия свят ще трябва да надхвърлят и демонстрират надеждността на нова дефиниция на секундата.

„Метрологичните институти, които работят по изпълнението на критериите, все още трябва да постигнат някои от ключовите етапи и след това трябва да решим на кой атом (или атоми) ще се основава новата дефиниция. Напредъкът се постига с бързи темпове, но все още няма консенсус по този важен въпрос“, казва д-р Донли пред IFLScience.

Високоточните измервания не са необходими само в лабораториите. Те засягат апарати и функции, които използваме ежедневно, както и новите технологии, които оптичните атомни часовници могат да доставят, тъй като те могат много точно да измерват гравитационните промени и др.

И докато сме на темата за секундите, нека да ви разкажем и за високосната секунда.

Високосната секунда е корекция от една секунда, която понякога се прилага към координираното универсално време (UTC), за да се посрещне разликата между точното време (Международно атомно време (TAI), измерено от атомни часовници) и неточно наблюдавано слънчево време (UT1) , което варира поради непостоянства и дългосрочно забавяне на въртенето на Земята. Стандартът за UTC, широко използван за международно отчитане на времето и като референтен за гражданско време в повечето страни, използва TAI и следователно ще избързва спрямо наблюдаваното слънчево време, освен ако не бъде нулиран на UT1 при необходимост. Функцията на високосната секунда е да осигури тази корекция.

Тъй като скоростта на въртене на Земята варира в отговор на климатични и геоложки събития, UTC високосните секунди са неравномерно разпределени и непредвидими. Вмъкването на всяка високосна секунда обикновено се решава около шест месеца предварително от Международната служба за въртене на Земята и референтни системи (IERS), за да се гарантира, че разликата между показанията на UTC и UT1 никога няма да надвишава 0,9 секунди.