Atom Dikemas dalam Tabung Optik Meningkatkan Kinerja Jam atom Eksperimental

Published on February 5, 2011 at 5:01 AM

Dalam paradoks yang khas dari dunia kuantum, para ilmuwan JILA telah dieliminasi tabrakan antara atom dalam jam atom dengan kemasan atom dekat bersama-sama.

Penemuan mengejutkan, dijelaskan dalam edisi 3 Februari Science Express, dapat meningkatkan kinerja dari jam atom eksperimental yang terbuat dari ribuan atau puluhan ribu atom netral terperangkap oleh berpotongan sinar laser.

Sinar laser berpotongan membuat "tabung optik" untuk pak atom berdekatan, meningkatkan interaksi mereka dan kinerja dari jam strontium atom JILA itu.

JILA secara bersama-sama dioperasikan oleh Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) dan University of Colorado Boulder.

Ilmuwan JILA menunjukkan pendekatan baru menggunakan jam eksperimental mereka terbuat dari sekitar 4.000 atom strontium. Alih-alih memuat atom menjadi tumpukan pancake berbentuk perangkap optik seperti dalam pekerjaan mereka sebelumnya, para ilmuwan dikemas atom ke ribuan tabung optik horisontal. Hasilnya adalah peningkatan lebih dari sepuluh kali lipat dalam kinerja jam karena atom-atom berinteraksi begitu kuat bahwa, melawan segala rintangan, mereka berhenti memukul satu sama lain. Atom, yang biasanya suka bergaul secara terpisah dan santai, bisa begitu terganggu dari dipaksa dekat bersama bahwa ansambel secara efektif beku di tempat.

"Para atom yang digunakan untuk memiliki seluruh lantai dansa untuk bergerak dan sekarang mereka terbatas di gang-gang, sehingga energi interaksi berjalan jalan sampai," kata NIST / JILA Fellow Juni Ye, pemimpin tim eksperimental.

Bagaimana tepatnya interaksi energi-tinggi sejauh mana perilaku atom dimodifikasi oleh kehadiran orang lain-mencegah tabrakan? Hasil membuat rasa penuh di dunia kuantum. Atom strontium adalah kelas partikel yang dikenal sebagai fermion. Jika mereka berada dalam keadaan energi identik, mereka tidak dapat menempati tempat yang sama pada waktu yang sama, mereka tidak bisa bertabrakan. Biasanya sinar laser digunakan untuk mengoperasikan jam berinteraksi dengan atom tidak merata, meninggalkan atom berbeda cukup untuk bertabrakan. Tetapi energi interaksi atom dikemas dalam tabung optik sekarang lebih tinggi daripada perubahan energi yang mungkin disebabkan oleh laser, mencegah atom dari cukup untuk membedakan bertabrakan.

Ide ini diusulkan oleh teori JILA Ana Maria Rey dan menunjukkan di laboratorium oleh kelompok Ye.

Mengingat pengetahuan baru, Ye percaya jam dan orang lain didasarkan pada atom netral akan menjadi kompetitif dalam hal akurasi dengan dunia terkemuka jam eksperimental didasarkan pada ion tunggal (atom bermuatan listrik). Jam stronsium JILA saat ini jam terbaik melakukan eksperimen berdasarkan atom netral dan, bersama dengan ion NIST beberapa jam atom netral, calon mungkin untuk standar waktu internasional di masa depan. Perangkat memberikan waktu yang sangat akurat dengan mengukur osilasi (yang berfungsi sebagai "kutu") antara tingkat energi dalam atom.

Selain mencegah tabrakan, temuan tersebut juga berarti bahwa lebih banyak atom dalam jam, semakin baik. "Seperti meningkatkan jumlah atom, baik pengukuran presisi dan akurasi meningkat sesuai," kata Ye.

Untuk perangkap atom dalam tabung optik, para ilmuwan pertama kali menggunakan laser biru dan merah untuk mendinginkan atom strontium untuk sekitar 2 microKelvin dalam perangkap yang menggunakan medan cahaya dan magnet. Sebuah kisi vertikal gelombang cahaya dibuat menggunakan sinar laser inframerah yang membentang dan perangkap awan atom. Lalu sinar laser inframerah horisontal dihidupkan, menciptakan perangkap tabung optik di persimpangan dengan laser vertikal.

Sumber: http://www.nist.gov/

Last Update: 10. October 2011 02:58

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