鐿在下一代原子鐘的開發的中給予時間標準公共更多選擇

Published on August 11, 2009 at 7:47 PM

在鐿原子基礎上的實驗原子鐘比它幾年前,產生它精確度可比較與那 NIST-F1 銫噴泉時鐘,國家的平民時間標準,國家標準技術局 (NIST) 大約四倍準確報表的科學家在實際覆核 Letters.*

此照片在拿著在格子的原子由相交激光束製成的一個實驗原子鐘顯示大約 1 藍色激光照亮的百萬個鐿原子。 這張照片拍了與一臺數字照相機通過真空箱的視窗。 NIST 學習對在光學頻率基礎上的下一代原子鐘的鐿原子的可能的使用,比今天最佳的時間標準可能穩定和準確的,在微波頻率基礎上。 赊帳: 理髮師, NIST

NIST 科學家通過評定,仔細佔所有可能的偏差的鐿固有頻率評估了時鐘例如衝突造成的那些在原子之間和通過使用 NIST-F1 作為一個 「統治者」比較的。 結果是足够好表明鐿時鐘在某些方面是競爭的與 NIST-F1,不斷地改善和現在保留時間對在 1 秒鐘內在大約 100 百萬年。 (由於國際定義第二在銫原子基礎上,時鐘比銫標準不可以技術上準確例如 NIST-F1。) 更加重要地,改進的鐿時鐘給予時間標準社區在持續的發展的更多選擇,并且下一代時鐘比較,說 NIST 物理學家克里斯 Oates,新的文件的作者。

NIST 鐿時鐘在大約冷卻對 15 microkelvins 的 30,000 個重金屬的原子基礎上 (接近绝對零度) 和捕捉在數百口薄煎餅型井 「光學格子」的列 - 由激光製成。 「滴答作響」 518 兆次每秒的激光導致在二個能級之間的一個轉移在原子。 時鐘的改進的性能由在用具和切換的改善使成為可能對中堅力量是輕微磁性到期其 「空轉一半」角動量鐿的一份不同的表單。 此原子比以前使用的鐿的 「空轉零」表單是較不易受關鍵錯誤。

NIST 科學家開發下一代原子鐘的五個版本,中的每一個使用一個不同的原子和提供的不同的好處。 實驗時鐘全部運行以光學 (可見光) 頻率,高於用於 NIST-F1 的微波頻率和可能因而分開時間成更小的部件,從而產生更加穩定的時鐘。 另外,光學時鐘比今天微波時鐘能一天導致時間標準 100 倍準確。

最佳的光學時鐘在唯一離子 (電子被充電的原子) 基礎上當前,例如 NIST 「邏輯時鐘」使用鋁離子 (參見 「NIST 『Quantum 邏輯時鐘』敵手水星離子作為世界的最準確的時鐘」。) 因為他們同時平均為從數萬個原子的信號,但是格子時鐘有在高穩定性的潛在。 鐿的持續的比較計時對那鍶格子時鐘附近位於 JILA, NIST 一所聯合學院,并且科羅拉多大學在巨石城, (參見 「協作幫助使 JILA 鍶原子鐘 『最佳在選件類』 ") 應該幫助啟用光學時鐘性能全世界測試與非常高精度的。 JILA 是這時它是遠離原子和時鐘設計將由研究小組選擇環球作為一個將來的時光和頻率標準器的清楚。

在原子鐘性能技術的支持發展的預付款例如高數據傳輸比電信和全球定位系統 (GPS)。 光學時鐘已經提供可能的變化的記錄評定在根本 「常數的」本質上,有宇宙論的巨大的物理原理涵義和測試,例如特殊和廣義相對論的愛因斯坦的原理的查詢線索。 下一代時鐘也許導致重力傳感器的新類型測試的地下自然資源和地球的根本研究。 其他可能的應用可能由 GPS 包括超準確的自動定位,例如使飛機降落。

* 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。 空轉1/2 光學格子時鐘。 實際覆核信函。 發布在線 2009年 8月 3日。

Last Update: 25. January 2012 00:03

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