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

Иттербия Предоставление сообщества Время стандартам Дополнительные параметры в развитии следующего поколения атомных часов

Published on August 11, 2009 at 7:47 PM

Экспериментальные атомные часы на основе атомов иттербия примерно в четыре раза точнее, чем это было несколько лет назад, придав ему точность сравнима с NIST-F1 цезия часы фонтана, гражданского стандартное время страны, ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) отчет в журнале Physical Review Letters .*

На снимке: около 1 миллиона атомов иттербия освещенный синий лазер в экспериментальных атомных часов, который содержит атомы в решетке из пересекающихся лазерных лучей. Фотография была сделана с помощью цифровой камеры через окно вакуумной камеры. NIST изучает возможность использования атомов иттербия в следующем поколении атомных часов, основанных на оптических частотах, которые могли бы быть более стабильной и точной, чем лучшее время сегодняшних стандартов, которые базируются на сверхвысоких частотах. Кредит: Барбер, NIST

NIST ученые оценивали часы, измеряя частоту собственных колебаний иттербия, тщательного учета всех возможных отклонений, таких как, вызванных столкновениями между атомами, и, используя NIST-F1 в качестве "линейки" для сравнения. Результаты были достаточно хороши, чтобы показать, что иттербия часы конкурентоспособными в некоторых отношениях с NIST-F1, которая неизменно улучшается и теперь хранит время с точностью до 1 секунды примерно через 100 миллионов лет. (Потому что международное определение Второй подход основан на атом цезия, технически не часы могут быть более точными, чем цезия стандартов, таких как NIST-F1.) Более того, улучшение часы иттербия дает сообществом стандартов время больше вариантов в поступательное развитие и сравнений нового поколения часы, говорит NIST физик Крис Оутс, автор новой статьи.

Часы NIST иттербия на основе около 30000 тяжелых атомов металла, которые охлаждают до 15 microkelvins (близких к абсолютному нулю), а также захваченных в колонке несколько сотен блин формы скважин-"оптическая решетка", изготовленный из лазерного света. Лазер, который "клещи" 518 триллионов раз в секунду вызывает переход между двумя энергетическими уровнями в атомах. Повышение производительности часах стало возможным благодаря улучшению аппарата и переключиться на другой вид иттербия, ядро ​​немного магнитных из-за его "спин-половиной" углового момента. Этот атом менее восприимчив к ключевых ошибок, чем "спин-ноль" форма иттербия использовался ранее.

NIST ученые разрабатывают пять вариантов нового поколения атомных часов, каждый из которых использует различные атом и предлагает различные преимущества. Экспериментальные часы все работают на оптический (видимый свет) частотах, которые являются выше, чем микроволновой частоты, используемые в NIST-F1, и, таким образом можно разделить время на более мелкие единицы, тем самым, дающий более стабильных частот. Кроме того, оптические часы однажды может привести к времени стандарты в 100 раз более точны, чем микроволновая сегодняшней часы.

Лучшие оптические часы в настоящее время на основе одиночных ионов (электрически заряженных атомов), таких как NIST "Логика часы" с использованием ионов алюминия (см. "Соперники NIST" Квантовая логика Часы "Меркурий Ион, как самые точные часы в мире".) Но решетки часы имеют потенциал для более высокой стабильности, потому что они одновременно среднем сигналы от нескольких десятков тысяч атомов. Текущие сравнения иттербия часы, что и часы стронция решетки расположены неподалеку, на JILA, Объединенный институт NIST и университета Колорадо в Боулдере (см. "Сотрудничество помогает сделать JILA Стронция Atomic Clock" Лучший в классе ") должны помочь позволяют всем мире испытания оптических характеристик часы с чрезвычайно высокой точностью. JILA в этот момент далеко не ясно, какой атом и часы дизайн будет выбран исследовательских групп по всему миру в качестве будущего времени и частоты стандарта.

Достижения в области атомных часов производительность поддержку развития технологий, таких как высокая скорость передачи данных телекоммуникации и системы глобального позиционирования (GPS). Оптические часы уже обеспечивают запись измерения возможных изменений в фундаментальных "констант" природы, линия по расследованию, что имеет огромное значение для космологии и испытания законы физики, таких, как теории Эйнштейна специальной и общей теории относительности. Следующее поколение часов может привести к новым типам тяжести датчики для исследования подземных природных ресурсов и фундаментальные исследования Земли. Другие возможные приложения могут включать в себя ультра-точные автономной навигации, таких как посадка самолетов GPS.

* ND Лемке, А. Д. Ладлоу, ZW Барбер, ТМ Фортье, С. А. Diddams, Ю. Цзянь, SR Джеффертс, Т. П. Heavner, Т. Паркер и CW Оутс. Спиновые-1 / 2 оптических часов решетки. Physical Review Letters. Опубликовано онлайн 3 августа 2009.

Last Update: 6. October 2011 12:07

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