Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Ytterbium die de Gemeenschap van de Normen van de Tijd Meer Opties in Ontwikkeling van de AtoomKlokken van de volgende-Generatie Geven

Published on August 11, 2009 at 7:47 PM

Een experimentele atoomdieklok op ytterbiumatomen is wordt gebaseerd vier keer ongeveer nauwkeuriger dan het verscheidene jaren geleden was, gevend het een precisie vergelijkbaar met dat van de nist-F1 klok van de caesiumfontein, de burgerlijke de tijdnorm van de natie, wetenschappers bij het Nationale Instituut van Normen het rapport en van de Technologie (NIST) in Fysiek Overzicht Letters.*

Deze foto toont ongeveer 1 miljoen die ytterbiumatomen door een blauwe laser in een experimentele atoomdieklok worden verlicht die de atomen in een rooster houdt van het snijden van laserstralen wordt gemaakt. De foto werd genomen met een digitale camera door het venster van een luchtledige kamer. NIST bestudeert het mogelijke gebruik van ytterbiumatomen in volgende-generatie atoomdieklokken op optische frequenties worden gebaseerd, die stabieler en nauwkeurig zouden kunnen zijn dan de beste tijdnormen van vandaag, die op microgolffrequenties gebaseerd zijn. Krediet: Kapper, NIST

De wetenschappers NIST evalueerden de klok door de natuurlijke frequentie van ytterbium te meten, zorgvuldig rekenschap gevend van alle mogelijke afwijkingen zoals die veroorzaakt door botsingen tussen de atomen, en door nist-F1 als „heerser“ voor vergelijking te gebruiken. De resultaten waren goed genoeg om erop te wijzen dat de ytterbiumklok in sommige opzichten met nist-F1 concurrerend is, die nu regelmatig tijd aan binnen 1 tweede in ongeveer 100 miljoen jaar heeft verbeterd en gehouden. (Omdat de internationale definitie van de tweede op het caesiumatoom gebaseerd is, technisch kan geen klok nauwkeuriger zijn dan caesiumnormen zoals nist-F1.) Wat nog belangrijker is, geeft de betere ytterbiumklok de gemeenschap van tijdnormen meer opties in de aan de gang zijnde ontwikkeling en de vergelijkingen van volgende-generatieklokken, zegt NIST fysicus Chris Oates, een auteur van het nieuwe document.

De NIST ytterbiumklok is gebaseerd op ongeveer 30.000 zwaar metaalatomen die aan 15 microkelvins (dicht bij absolute nul) worden gekoeld en in een kolom van honderden pannekoek-vormig een put-„optisch rooster“ - gemaakt van laserlicht opgesloten. Een laser die 518 triljoen keer per seconde „tikt“ veroorzaakt een overgang tussen twee energieniveaus in de atomen. De verbeterde prestaties van de klok werden gemaakt mogelijk door verbeteringen van de apparaten en een schakelaar aan een verschillende vorm van ytterbium de waarvan kern lichtjes magnetische gepast zijn de „rotatie-één helft“ impulsmoment is. Dit atoom is minder vatbaar voor zeer belangrijke fouten dan de „rotatie-gecentreerde“ eerder gebruikte vorm van ytterbium.

De wetenschappers NIST ontwikkelen vijf versies van volgende-generatie atoomklokken, elk die een verschillend atoom gebruiken en verschillende voordelen aanbieden. De experimentele klokken allen werken bij optische (zichtbaar die licht) frequenties, die hoger zijn dan de microgolffrequenties in nist-F1 worden gebruikt, en kunnen zo tijd in kleinere eenheden verdelen, daardoor opbrengend stabielere klokken. Bovendien, konden de optische klokken één dag tot tijdnormen tot 100 keer nauwkeuriger leiden dan de microgolfklokken van vandaag.

De beste optische klokken zijn momenteel gebaseerd op enige ionen (elektrisch geladen atomen), zoals NIST „logicaklok“ gebruikend een aluminiumion (zie de QuantumKlok“ het Ion van de Logica „NIST „van Mercury van Rivalen als Nauwkeurigste Klok van de Wereld“.) Maar de roosterklokken hebben het potentieel voor hogere stabiliteit omdat zij gelijktijdig van signalen van tientallen duizenden atomen het gemiddelde nemen. De Aan De Gang Zijnde die vergelijkingen van het ytterbium klokken aan dat van de klok van het strontiumrooster dichtbij bij JILA, een gezamenlijk instituut wordt gevestigd van NIST en de Universiteit van Colorado bij Kei, (zie de „Hulp van de Samenwerking tot Strontium JILA AtoomKlok „Maken Best in Klasse““) zou moeten helpen tests wereldwijd van optische klokprestaties met uiterst hoge precisie toelaten. JILA is Op dit punt het is verre van duidelijk die atoom en klok het ontwerp door onderzoeksteams rond de wereld als toekomstige tijd en frequentienorm zal worden geselecteerd.

De Vooruitgang in atoomklokprestaties steunt ontwikkeling van technologieën zoals de hoge telecommunicaties van het gegevenstarief en het Globale Plaatsende Systeem (GPS). De Optische klokken verstrekken reeds verslagmetingen van mogelijke veranderingen in de fundamentele „constanten“ van aard, een lijn van onderzoek die reusachtige implicaties voor kosmologie en tests van de wetten van fysica, zoals de theorieën van Einstein van speciale en algemene relativiteit heeft. Klokken van de volgende-Generatie zouden tot nieuwe types van ernstsensoren kunnen leiden voor het onderzoeken van ondergrondse natuurlijke rijkdommen en fundamentele studies van de Aarde. Andere mogelijke toepassingen kunnen ultra-nauwkeurige autonome navigatie, zoals landende vliegtuigen omvatten door GPS.

* N.D. Lemke, A.D. Ludlow, Z.W. Kapper, T.M. Fortier, S.A. Diddams, Y. Jiang, S.R. Jefferts, T.P. Heavner, de TE Parker en C.W. Oates. Rotatie-1/2 optische roosterklok. De Fysieke Brieven van het Overzicht. Gepubliceerd online 3 Augustus, 2009.

Last Update: 13. January 2012 22:13

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit