אטומים ארוזה בתוך צינורות אופטי ומשפרות ביצועים של שעונים אטומיים ניסויית

Published on February 5, 2011 at 5:01 AM

ב הפרדוקס טיפוסי של העולם הקוונטי, מדענים JILA ביטלו התנגשויות בין האטומים שעון אטומי על ידי אריזה האטומים ביחד קרוב.

גילוי מפתיע, תיאר בגיליון פברואר 3 של Science Express, יכול להגביר את הביצועים של שעונים אטומיים הניסוי עשוי אלפי או עשרות אלפי אטומים נייטרלים לכוד על ידי מצטלבים קרני לייזר.

קרני לייזר מצטלבים ליצור "צינורות אופטי" לארוז אטומים קרובים זה לזה, לשפר את האינטראקציה שלהם ואת הביצועים של שעון אטומי סטרונציום של JILA.

JILA מופעל במשותף על ידי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) ואוניברסיטת קולורדו בבולדר.

מדענים JILA הדגימו את הגישה החדשה באמצעות שעון הניסוי שלהם עשויים כ -4,000 אטומי סטרונציום. במקום לטעון את האטומים לתוך ערימה של פנקייק בצורת מלכודות אופטיות כמו בעבודה הקודמת שלהם, מדענים ארזה את האטומים לתוך אלפי שפופרות אופטי אופקי. התוצאה היתה שיפור של פי עשרה יותר בביצועים כי שעון אטומי תיקשר כל כך חזק, כי כנגד כל הסיכויים, הם הפסיקו להכות אחד את השני. האטומים, אשר בדרך כלל כמו להסתובב בנפרד ורגועה, לקבל כל כך מוטרד מן נאלצים לסגור ביחד כי הרכב הוא למעשה קפוא במקום.

"האטומים פעם היה לי את רחבת הריקודים כולה לנוע הלאה עכשיו הם כלואים בתוך בסמטאות, כך האנרגיה אינטראקציה הולך בדרך למעלה", אומר NIST / JILA עמית יוני יה, ראש צוות המחקר הניסיוני.

כיצד בדיוק אנרגיה האינטראקציה גבוהה המידה שבה התנהגות של אטום הוא שונה על ידי נוכחות של אחרים, למנוע התנגשויות? התוצאות הגיוני מלא בעולם קוונטי. אטומי סטרונציום הם קבוצה של חלקיקי המכונה פרמיונים. אם הם במדינות אנרגיה זהה, הם לא יכולים לכבוש את המקום באותו זמן, כי הוא זהה, הם אינם יכולים להתנגש. בדרך כלל, את קרן הלייזר משמש כדי להפעיל את השעון אינטראקציה עם אטומים בצורה לא אחידה, עוזב את האטומים שונה מספיק כדי להתנגש. אבל האנרגיה האינטראקציה של אטומים ארוזים צינורות אופטי כעת גבוה יותר מאשר כל משמרות אנרגיה שעלולים להיגרם על ידי הלייזר, למנוע את האטומים מן המבדילים מספיק כדי להתנגש.

הרעיון הוצע על ידי JILA תיאורטיקן אנה מריה ריי והפגינו במעבדה על ידי קבוצה של יה.

לאור הידע החדש, יה מאמין השעון שלו ואחרים המבוססים על אטומים נייטרלים יהיו תחרותיים מבחינת דיוק עם המובילים בעולם השעונים ניסיונית המבוססת על יונים בודדים (אטומים טעונים חשמלית). השעון סטרונציום JILA כרגע את השעון הכי ביצוע הניסוי המבוסס על אטומים נייטרלים, יחד עם מספר NIST יונים שעונים אטום נייטרלי, מועמד אפשרי תקן זמן עתיד הבינלאומי. המכשירים מספקים זמן מאוד מדויקת על ידי תנודות מדידה (המהווים "קרציות") בין רמות האנרגיה של האטומים.

בנוסף למנוע התנגשויות, מציאת משמעות הדבר היא כי גם אטומים יותר השעון, כן ייטב. "כפי להגדיל אטום מספרים, הן דיוק המדידה והדיוק להגדיל בהתאם", אומר יה.

כדי ללכוד את האטומים צינורות אופטי, המדענים הראשונים להשתמש בלייזרים כחולים ואדומים כדי לקרר את אטומי סטרונציום microKelvin על 2 במלכודת המשתמשת בשדות מגנטיים אור. סריג אנכי של גלי האור נוצר באמצעות קרן לייזר אינפרא אדום החובקת ומלכודות ענן אטום. ואז קרן לייזר אינפרא אדום אופקי מופעלת, יצירת מלכודות צינור אופטי בצומת עם לייזר האנכי.

מקור: http://www.nist.gov/

Last Update: 5. October 2011 18:54

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