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時間の基準のコミュニティに次世代の原子時計の開発のより多くのオプションを与えるイッテルビウム

Published on August 11, 2009 at 7:47 PM

イッテルビウム原子に基づく実験原子時計は約 4 倍で、それが前に数年だったより正確それに NIST-F1 セシウムの噴水のクロックのそれと、国家の一般市民の時間の基準対等な、精密を物理的な検討 Letters.* の国立標準技術研究所 (NIST) のレポートの科学者与えます

この写真はレーザ光線の横断から成っている格子の原子を保持する実験原子時計で青いレーザーによって照らされる約 1,000,000 個のイッテルビウム原子を示します。 写真は真空槽の Windows を通したデジタルカメラと撮られました。 NIST はマイクロ波振動数に基づいている今日の最もよい時間の基準より安定し、正確であることができる光学頻度に基づいて次世代の原子時計のイッテルビウム原子の可能な使用を調査しています。 信用: 理髪師、 NIST

NIST の科学者は注意深く原子間の衝突によって測定することと 「定規」として比較のために NIST-F1 を引き起こされたそれらのようなすべての可能な偏差を説明するイッテルビウムの自由振動数を、使用することによってクロックを評価しました。 結果はイッテルビウムのクロックが着実に改良して、約 100,000,000 年に今 1 第 2 の内のに時間を保つ NIST-F1 のある点で競争であることを示すには十分によかったです。 第 2 の国際的な定義がセシウム原子に基づいているので (、技術的にクロックは NIST-F1 のようなセシウムの標準より正確である場合もありません。) もっと重大に、改良されたイッテルビウムのクロックは時間の基準のコミュニティに進行中の開発のより多くのオプションを与え、次世代のクロックの比較は、 NIST の物理学者を言いますクリス Oates、新しいペーパーの著者。

NIST のイッテルビウムのクロックは 15 の microkelvins に冷却される約 30,000 個の重金属原子に基づいています (絶対零度の近くで) および - レーザー光線から成っている数百のパンケーキ型の井戸 「光学格子」のコラムで引っ掛けられて。 」 518 の兆回によってが 「毎秒カチカチ音をたてるレーザーは原子の 2 つのエネルギー準位間の転移を誘導します。 クロックの高められたパフォーマンスは核がわずかに磁気賦課金 「回転1 半分の」の角運動量であるイッテルビウムの別の形式への器具そしてスイッチの改善によって可能にされました。 この原子は前に使用されるイッテルビウムの 「回転ゼロ」形式より主エラーにより少なく敏感です。

NIST の科学者は別の原子を使用して次世代の原子時計の 5 つのバージョン、それぞれおよび提供の異なった利点を開発しています。 実験クロックはすべて NIST-F1 で使用されるマイクロ波振動数より高い動作しそれによりより安定したクロックをもたらすより小さい単位にこうして時間を、分けることができます光学 (可視ライトの) 頻度で。 さらに、光学クロックは時間の基準の今日のマイクロウェーブクロックより正確な原因となる 1 日 100 倍までことができます。

最もよい光学クロックは NIST 「論理クロック」ののような単一イオン (電気で満たされた原子) にアルミニウムイオンを使用して現在、基づいています (世界の最も正確なクロックとして 「NIST 「の Quantum 論理クロック」を競争相手の水星イオンは」見て下さい。) しかし同時に数万個の原子からのシグナルを平均するので格子クロックに安定性が高いのための潜在性があります。 イッテルビウムの進行中の比較は JILA の NIST の共同協会に近くにあるストロンチウムの格子クロックのそれに時間を記録し、ボールダーのコロラド州の大学は、 (「共同ヘルプ JILA のストロンチウムに原子時計を 「がクラス」で最もよくさせるのを」見て下さい) 非常に高精度の光学クロックパフォーマンスの世界的なテストを可能にするのを助けるべきです。 JILA はこの時点でそれ原子およびクロックデザインが未来の時間および頻度標準として世界中の研究グループ選ばれる明確から遠いですです。

高いデータ転送速度のテレコミュニケーションおよびグローバルな配置方法のような技術の原子時計パフォーマンスサポート開発の前進 (GPS)。 光学クロックは既に性質、宇宙論のための巨大な含意および Einstein の特別な、一般相対性理論の理論のような物理学の法則のテストが、ある取り調べ方針の基本的な 「定数」の可能な変更のレコード測定を提供しています。 次世代のクロックは地球の地下の天然資源そして基本的な調査を探索するための重力センサーの新型の原因となるかもしれません。 他の可能なアプリケーションは GPS によって着陸平面のような超精密な自律運行を、含むかもしれません。

* N.D. Lemke、 A.D. Ludlow、 T.M. Fortier、 S.A. Diddams、 Y. 江、 S.R. Jefferts、 T.P、 Z.W. Barber。 Heavner、 T.E. Parker および C.W. Oates。 回転1/2 の光学格子クロック。 物理的な検討の文字。 出版されたオンライン 2009 年 8 月 3 日。

Last Update: 13. January 2012 18:13

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