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Átomos para llevar en tubos ópticos aumentar el rendimiento de Experimental Relojes Atómicos

Published on February 5, 2011 at 5:01 AM

En una paradoja típica del mundo cuántico, los científicos JILA han eliminado las colisiones entre átomos en un reloj atómico de los átomos de embalaje más cerca.

El sorprendente descubrimiento, descrito en el 03 de febrero de la revista Science Express, puede aumentar el rendimiento de los relojes atómicos experimentales hechas de miles o decenas de miles de átomos neutros atrapado por la intersección de rayos láser.

Intersección de rayos láser crear "tubos ópticos" para paquete de átomos muy juntos, mejorar su interacción y el rendimiento de estroncio JILA reloj atómico es.

JILA es operado conjuntamente por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Colorado en Boulder.

JILA científicos demostraron el nuevo enfoque con su reloj experimental compuesto de unos 4.000 átomos de estroncio. En lugar de cargar los átomos en una pila de panqueques con forma de trampas ópticas como en sus trabajos anteriores, los científicos lleno de los átomos en miles de tubos ópticos horizontales. El resultado fue una mejora de más de diez veces en el rendimiento del reloj porque los átomos interactúan con tanta fuerza que, a pesar de todo, dejaron de golpear a los demás. Los átomos, que normalmente le gusta pasar el tiempo por separado y relajado, se lo perturba de ser forzado cerca que el conjunto es efectivamente congelado en su lugar.

"Los átomos solía tener la pista de baile para moverse por todo el y ahora están confinados en los callejones, por lo que la energía de interacción va hacia arriba", dice NIST / JILA miembro Jun Ye, director del equipo experimental.

¿Cómo funciona exactamente la energía de la interacción de alto grado en que el comportamiento de un átomo se modifica por la presencia de los demás, evitar las colisiones? Los resultados tienen sentido completo en el mundo cuántico. Átomos de estroncio son una clase de partículas conocidas como fermiones. Si se encuentran en los estados de energía idénticas, no pueden ocupar el mismo lugar en el momento mismo que-es decir, no pueden entrar en conflicto. Normalmente, el rayo láser que se utiliza para hacer funcionar el reloj interactúa con los átomos de forma desigual, dejando a los átomos distintos suficiente para chocar. Pero la energía de interacción de los átomos envasados ​​en tubos ópticos es ahora mayor que cualquier cambio de energía que puedan ser causados ​​por el láser, la prevención de los átomos de diferenciar lo suficiente como para chocar.

La idea fue propuesta por el JILA teórico Ana María Rey y ha demostrado en el laboratorio por el grupo de Ye.

Teniendo en cuenta los nuevos conocimientos, Ye cree que su reloj y otros basados ​​en átomos neutros se convertirá en competitiva en términos de precisión con la líder mundial en relojes experimentales basados ​​en iones simples (átomos cargados eléctricamente). El reloj de estroncio JILA es actualmente el mejor reloj de la realización experimental basado en átomos neutros y, junto con varios iones del NIST y relojes átomo neutro, un posible candidato para un estándar de tiempo internacional en el futuro. Los dispositivos de proporcionar el tiempo de alta precisión de la medición de las oscilaciones (que sirven como "garrapatas") entre los niveles de energía en los átomos.

Además de la prevención de colisiones, el resultado también significa que los átomos más en el reloj, el mejor. "A medida que aumenta el número de átomos, tanto de medición de precisión y aumentar la precisión en consecuencia," Vosotros, dice.

Para atrapar los átomos en tubos ópticos, los científicos primero utilizan el láser azul y rojo para enfriar átomos de estroncio a cerca de 2 microkelvin en una trampa que utiliza campos magnéticos y luz. Una red vertical de las ondas de luz se crea utilizando un rayo láser infrarrojo que se extiende y las trampas de la nube atómica. Luego, una viga horizontal con láser infrarrojo esté encendido, la creación de trampas ópticas del tubo en la intersección con el láser vertical.

Fuente: http://www.nist.gov/

Last Update: 5. October 2011 18:54

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