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镱在下一代原子钟的开发的中给予时间标准公共更多选择

Published on August 11, 2009 at 7:47 PM

在镱原子基础上的实验原子钟比它几年前,产生它精确度可比较与那 NIST-F1 铯喷泉时钟,国家的平民时间标准,国家标准技术局 (NIST) 大约四倍准确报表的科学家在实际复核 Letters.*

此照片在拿着在格子的原子由相交激光束制成的一个实验原子钟显示大约 1 蓝色激光照亮的百万个镱原子。 这张照片拍了与一台数字照相机通过真空箱的视窗。 NIST 学习对在光学频率基础上的下一代原子钟的镱原子的可能的使用,比今天最佳的时间标准可能稳定和准确的,在微波频率基础上。 赊帐: 理发师, NIST

NIST 科学家通过评定,仔细占所有可能的偏差的镱固有频率评估了时钟例如冲突造成的那些在原子之间和通过使用 NIST-F1 作为一个 “统治者”比较的。 结果是足够好表明镱时钟在某些方面是竞争的与 NIST-F1,不断地改善和现在保留时间对在 1 秒钟内在大约 100 百万年。 (由于国际定义第二在铯原子基础上,时钟比铯标准不可以技术上准确例如 NIST-F1。) 更加重要地,改进的镱时钟给予时间标准社区在持续的发展的更多选择,并且下一代时钟比较,说 NIST 物理学家克里斯 Oates,新的文件的作者。

NIST 镱时钟在大约冷却对 15 microkelvins 的 30,000 个重金属的原子基础上 (接近绝对零度) 和捕捉在数百口薄煎饼型井 “光学格子”的列 - 由激光制成。 “滴答作响” 518 兆次每秒的激光导致在二个能级之间的一个转移在原子。 时钟的改进的性能由在用具和切换的改善使成为可能对中坚力量是轻微磁性到期其 “空转一半”角动量镱的一份不同的表单。 此原子比以前使用的镱的 “空转零”表单是较不易受关键错误。

NIST 科学家开发下一代原子钟的五个版本,中的每一个使用一个不同的原子和提供的不同的好处。 实验时钟全部运行以光学 (可见光) 频率,高于用于 NIST-F1 的微波频率和可能因而分开时间成更小的部件,从而产生更加稳定的时钟。 另外,光学时钟比今天微波时钟能一天导致时间标准 100 倍准确。

最佳的光学时钟在唯一离子 (电子被充电的原子) 基础上当前,例如 NIST “逻辑时钟”使用铝离子 (参见 “NIST ‘Quantum 逻辑时钟’敌手水星离子作为世界的最准确的时钟”。) 因为他们同时平均为从数万个原子的信号,但是格子时钟有在高稳定性的潜在。 镱的持续的比较计时对那锶格子时钟附近位于 JILA, NIST 一所联合学院,并且科罗拉多大学在巨石城, (参见 “协作帮助使 JILA 锶原子钟 ‘最佳在选件类’ ") 应该帮助启用光学时钟性能全世界测试与非常高精度的。 JILA 是这时它是远离原子和时钟设计将由研究小组选择环球作为一个将来的时光和频率标准器的清楚。

在原子钟性能技术的支持发展的预付款例如高数据传输比电信和全球定位系统 (GPS)。 光学时钟已经提供可能的变化的记录评定在根本 “常数的”本质上,有宇宙论的巨大的物理原理涵义和测试,例如特殊和广义相对论的爱因斯坦的原理的查询线索。 下一代时钟也许导致重力传感器的新类型测试的地下自然资源和地球的根本研究。 其他可能的应用可能由 GPS 包括超准确的自动定位,例如使飞机降落。

* N.D. Lemke, A.D. Ludlow, Z.W. Barber, T.M. Fortier, S.A. Diddams, Y. 江, S.R. Jefferts, T.P。 Heavner、 T.E. 帕克和 C.W. Oates。 空转1/2 光学格子时钟。 实际复核信函。 发布在线 2009年 8月 3日。

Last Update: 13. January 2012 15:58

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