Itterbio che Dà a Comunità di Standard di Tempo Più Opzioni in via di sviluppo Degli Orologi Atomici Di prossima generazione

Published on August 11, 2009 at 7:47 PM

Un orologio atomico sperimentale basato sugli atomi dell'itterbio è circa quattro volte più accurato di era parecchi anni fa, dandogli una precisione comparabile a quella dell'orologio della fontana del cesio NIST-F1, lo standard di tempo civile della nazione, scienziati al rapporto di National Institute of Standards and Technology (NIST) nell'Esame Fisico Letters.*

Questa foto mostra circa 1 milione atomi dell'itterbio illuminati da un laser blu in un orologio atomico sperimentale che tiene gli atomi in una grata fatta dei raggi laser d'intersezione. La foto è stata catturata con una macchina fotografica digitale attraverso la finestra di una camera di vuoto. Il NIST sta studiando l'uso possibile degli atomi dell'itterbio in orologi atomici di prossima generazione basati sulle frequenze ottiche, in grado di essere più stabili ed accurati che gli odierni migliori standard di tempo, che siano basati sulle frequenze delle microonde. Credito: Barbiere, NIST

Gli scienziati del NIST hanno esaminato l'orologio misurando la frequenza naturale dell'itterbio, rappresentante con attenzione tutte le deviazioni possibili come quelli causati dalle collisioni fra gli atomi ed usando NIST-F1 come “rigatrice„ per il confronto. I risultati erano abbastanza buoni da indicare che l'orologio dell'itterbio è non Xerox per certi aspetti con NIST-F1, che sta migliorando costantemente ed ora tiene il tempo all'interno a 1 secondo durante circa 100 milione anni. (Poiché la definizione internazionale del seconda è basata sull'atomo del cesio, tecnicamente nessun orologio può essere più accurato degli standard del cesio quale NIST-F1.) Più d'importanza, l'orologio migliore dell'itterbio dà alla comunità di standard di tempo più opzioni nello sviluppo in corso ed i confronti degli orologi di prossima generazione, dice il fisico Chris Oates, un autore del NIST di nuovo documento.

L'orologio dell'itterbio del NIST è basato su circa 30.000 atomi che di metalli pesanti che sono raffreddati a 15 microkelvins (vicino a zero assoluto) ed intrappolato in una colonna di diverse centinaia pozzi-un a forma di pancake “grata ottica„ - fatta di luce laser. Un laser che “ticchetta„ 518 volte trilione al secondo induce una transizione fra due livelli energetici negli atomi. La prestazione migliorata dell'orologio è stata permessa tramite i miglioramenti nell'apparato ed in un'opzione ad un modulo differente dell'itterbio di cui il nucleo è debito leggermente magnetico il suo “mezzo„ momento angolare della rotazione-un. Questo atomo è meno suscettibile degli errori chiave che il modulo “della rotazione-zero„ dell'itterbio usato precedentemente.

Gli scienziati del NIST stanno sviluppando cinque versioni degli orologi atomici di prossima generazione, ciascuna facendo uso di un atomo differente ed i vantaggi differenti d'offerta. Gli orologi sperimentali tutti funzionano (alle frequenze ottiche dell'indicatore luminoso visibile), che sono superiori alle frequenze delle microonde utilizzate in NIST-F1 e possono dividere così il tempo nelle più piccole unità, quindi rendenti gli orologi più stabili. Ulteriormente, gli orologi ottici hanno potuto l'un giorno piombo agli standard di tempo fino a 100 volte più accurate di odierni orologi di a microonde.

I migliori orologi ottici corrente sono basati sui singoli ioni (atomi elettricamente fatti pagare), quale il NIST “orologio di logica„ facendo uso di uno ione di alluminio (vedi l'Orologio„ lo Ione di Logica “del NIST “Quantum di Mercurio dei Rivali come Orologio Più Accurato del Mondo„.) Ma gli orologi della grata hanno il potenziale per il più alta stabilità perché fanno la media simultaneamente i segnali da decine di migliaia di atomi. I confronti In Corso dell'itterbio cronometrano a quello dell'orologio della grata dello stronzio situato vicino a JILA, un istituto unito del NIST e l'Università di Colorado a Boulder, (vedi “le Guide di Collaborazione Rendere l'Orologio Atomico dello Stronzio di JILA “La Cosa Migliore nella Classe„ ") dovrebbe contribuire a permettere alle prove mondiali della prestazione ottica dell'orologio con estremamente alta precisione. JILA è A questo punto è lontano da chiaro che la progettazione dell'orologio e dell'atomo sarà selezionata dai gruppi di ricerca intorno al mondo come un tempo e standard di frequenza futuri.

Avanzamenti nello sviluppo di sostegno di prestazione dell'orologio atomico delle tecnologie quali le alte telecomunicazioni di tariffa di dati ed il Sistema di Posizionamento Globale (GPS). Gli orologi Ottici già stanno fornendo le misure record dei cambiamenti possibili “nelle costanti„ fondamentali della natura, una riga di indagine che ha le implicazioni enormi per cosmologia e prove delle leggi di fisica, quali le teorie di Einstein della relatività speciale e generale. Gli orologi Di prossima generazione hanno potuto piombo ai nuovi tipi di sensori di gravità per l'esplorazione le risorse naturali in sotterraneo e degli studi fondamentali della Terra. Altre applicazioni possibili possono comprendere il percorso autonomo ultra-preciso, quali gli aerei di atterraggio da GPS.

* N.D. Lemke, A.D. Ludlow, Z.W. Barber, T.M. Fortier, S.A. Diddams, Y. Jiang, S.R. Jefferts, TELE-ELABORAZIONE. Heavner, T.E. Parker e C.W. Oates. Orologio ottico della grata Spin-1/2. Lettere Fisiche di Rassegna. 3 agosto 2009 online Pubblicato.

Last Update: 13. January 2012 20:57

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