Naked Science
99 028 subscribers

Японский ученый предложил глобальную систему синхронизации часов

173 full reads
   ©Decorativos Matisses
©Decorativos Matisses

Всемирная сеть детекторов космических частиц позволит синхронизировать часы с огромной точностью, а в перспективе может стать альтернативной системой глобальной навигации.

Современная экономика и технологии требуют сверхточного измерения времени, и атомные часы позволяют отсчитывать его с нужным разрешением. Такие установки работают, в том числе, и на спутниках, однако их сигналу требуется определенное время для того, чтобы в виде радиоволны или по оптоволокну добраться до получателя. Это вызывает неизбежное расхождение даже у тех часов, которые полагаются на данные одних и тех же источников.

Профессор Университета Токио Хироюки Танака (Hiroyuki Tanaka) предложил несложный метод, позволяющий синхронизировать часы в глобальных масштабах. Свою идею «космической синхронизации времени» (Cosmic Time Synchronization, CTS) он описал в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports. Космос здесь упоминается неспроста: подобно древнейшим способам отсчета времени – по Солнцу и звездам – CTS полагается на происходящее в небе.

Дело в том, что Землю постоянно бомбардируют потоки высокоэнергетических частиц из космоса. Поверхности планеты они почти не достигают, сталкиваясь с частицами атмосферы. Эти соударения происходят на высоте в десятки километров, порождая целые ливни вторичных частиц, включая мюоны. Мюоны нестабильны и долго не существуют, однако обладают высокой проникающей способностью, успевая пройти сквозь впечатляющие толщи вещества, прежде чем распасться. Ежесекундно через наше тело пролетают сотни тысяч мюонов, а детекторы замечают их даже глубоко под землей.

   Общая схема-описание концепции CTS / ©Hiroyuki Tanaka
Общая схема-описание концепции CTS / ©Hiroyuki Tanaka

В результате каждый ливень вторичных частиц в атмосфере можно зарегистрировать во многих точках на поверхности планеты, инструментами, установленными на земле и под землей, разнесенными друг от друга на расстояния в десятки километров. При этом каждый из таких ливней случаен и уникален, и определив параметры попавших на детекторы частиц, можно связать их с тем или иным конкретным событием. Именно на эти принципы и опирается предложенная профессором Танакой технология CTS.

По его мысли, датчики мюонов можно размещать в зданиях и на транспорте, на суше и в море. Фиксируя потоки частиц, они смогут обмениваться данными о недавних ливнях частиц в атмосфере. Это позволит постоянно корректировать показания часов, опираясь на время регистрации таких событий.

«Принцип надежен, а технологии, включая детекторы и электронику, уже существуют. Так что мы могли бы воплотить эту идею сравнительно быстро, – добавляет японский ученый. – Эдисон начинал с одной лампочки на Манхэттене. Возможно, нам стоит заимствовать этот подход, начав (с синхронизации часов – ред.) в одном квартале, потом – во всем Токио и так далее».

Кроме того, профессор Танака указывает, что технология CTS способна стать альтернативой спутниковым системам глобальной навигации. Если массив датчиков мюонов охватит всю планету, то каждое возникновение ливней частиц в атмосфере можно будет локализовать с высокой точностью. Опираясь на эти данные, остается лишь триангулировать положение детектора. В отличие от GPS или ГЛОНАСС, такая система сможет работать даже в зданиях и под землей.