Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Atomer Pakket i Optical Tubes øke ytelsen of Experimental Atomic Clocks

Published on February 5, 2011 at 5:01 AM

I et paradoks typisk for kvante verden, har JILA forskerne eliminert kollisjoner mellom atomer i et atomur ved pakking av atomene tettere sammen.

Det overraskende funnet, beskrives i 3 februar utgaven av Science Express, kan øke ytelsen til eksperimentelle atomklokkene laget av tusenvis eller titusenvis av nøytrale atomer fanget av kryssende laserstråler.

Kryssende laserstråler skape "optiske rør" for å pakke atomer tett sammen, styrke deres interaksjon og ytelsen til JILA er strontium atomur.

JILA i fellesskap drives av National Institute of Standards and Technology (NIST) og University of Colorado i Boulder.

JILA forskere demonstrert den nye tilnærmingen ved hjelp av sine eksperimentelle klokke laget av rundt 4000 strontium atomer. I stedet for lasting av atomer i en bunke med pannekake-formet optisk feller som i sitt tidligere arbeid, pakket forskere atomene i tusenvis av horisontale optiske rør. Resultatet var en mer enn tidoblet forbedring i klokke ytelse fordi atomene samhandlet så sterkt at, mot alle odds, stoppet de treffer hverandre. Atomene, som vanligvis liker å henge ut separat og avslappet, blir så opprørt av å bli tvunget tett at ensemblet er effektivt frosset på plass.

"Atomene pleide å ha hele dansegulvet til å flytte rundt på og nå er de innesperret i smug, så samspillet energien går opp," sier NIST / JILA Fellow juni Ye, leder av den eksperimentelle teamet.

Hvordan egentlig høy interaksjon energi-i hvilken grad en atom atferd er endret av tilstedeværelsen av andre, hindre kollisjoner? Resultatene gjør full mening i kvante verden. Strontium atomer er en klasse av partikler som kalles fermioner. Hvis de er i identiske energi stater, kan de ikke okkupere samme sted på samme tid som er, kan de ikke kolliderer. Normalt laserstrålen brukes til å betjene klokken samhandler med atomene ujevnt, slik at atomene ulik nok til å kollidere. Men samspillet energi av atomer pakket i optiske rør er nå høyere enn noen energi skift som kan være forårsaket av laser, hindrer atomer fra differensiere nok til å kollidere.

Ideen ble foreslått av JILA teoretiker Ana Maria Rey og demonstrert i laboratoriet ved Ye gruppe.

Gitt den nye kunnskapen, mener Ye hans klokke og andre, basert på nøytrale atomer vil bli konkurransedyktig i form av nøyaktighet med verdensledende eksperimentelle klokker basert på enkle ioner (elektrisk ladede atomer). Den JILA strontium Klokken er nå de beste resultater eksperimentelle klokken basert på nøytrale atomer og, sammen med flere NIST ion og nøytrale atom klokker, en mulig kandidat for en fremtidig internasjonal gangen standard. Enhetene gir svært nøyaktig tid ved å måle svingninger (som fungerer som "ticks") mellom energinivåer i atomer.

I tillegg til å hindre kollisjoner, betyr det å finne også at flere atomer i klokken, jo bedre. "Som atom tallene øker, både måling presisjon og nøyaktighet øke tilsvarende," Ye sier.

For å felle atomene i optiske rør, forskere først bruke blå og røde lasere for å kjøle strontium atomer til om lag 2 microKelvin i en felle som bruker lys og magnetiske felt. En vertikal gitter av lysbølger er opprettet ved hjelp av en infrarød laserstråle som spenner og feller atomet skyen. Deretter en horisontal infrarød laserstråle er slått på, skaper optiske rør feller i krysset med den vertikale laser.

Kilde: http://www.nist.gov/

Last Update: 3. October 2011 14:05

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