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 Förpackad i Optisk Rör öka prestanda för experimentell atomur

Published on February 5, 2011 at 5:01 AM

I en paradox som är typiska för den kvantmekaniska världen, har JILA forskarna eliminerat kollisioner mellan atomerna i ett atomur genom att packa atomerna närmare varandra.

Den överraskande upptäckten, som beskrivs i 3 februari numret av Science Express, kan öka prestandan för experimentell atomur består av tusentals eller tiotusentals neutrala atomer fångas av korsande laserstrålar.

Korsande laserstrålar skapa "optisk rör" att packa atomer nära varandra, öka deras samspel och prestanda JILA är strontium atomur.

JILA drivs gemensamt av National Institute of Standards and Technology (NIST) och University of Colorado Boulder.

JILA forskare visat den nya metoden med sina experimentella klocka gjord av ca 4000 strontium atomer. Istället för att ladda atomer till en bunt med pannkaka-formade optiska fällor som i deras tidigare arbeten, packade forskarna atomer till tusentals horisontella optiska tuber. Resultatet blev en mer än tiofaldig förbättring klockan prestanda eftersom atomerna interagerade så starkt att, mot alla odds, slutade de slå varandra. Atomerna, som normalt gillar att umgås separat och avslappnad, få oroad så från att tvingas nära varandra att ensemblen faktiskt är fryst på plats.

"De atomer som används för att få hela dansgolvet att röra sig på och nu är de instängda på gränder, så samspelet energin går upp", säger NIST / JILA Fellow juni Ye, ledare för den experimentella laget.

Hur exakt gör hög interaktion energi-till vilken grad en atom beteende modifieras av närvaron av andra, förhindra kollisioner? Resultaten fullt meningsfullt i den kvantmekaniska världen. Strontium atomer är en klass av partiklar som kallas fermioner. Om de är i identiska energitillstånd, kan de inte bor i samma plats vid samma tidpunkt, det är, kan de kolliderar inte. Normalt laserstrålen används för att driva klockan interagerar med atomerna ojämnt och lämnar atomerna olika nog för att krocka. Men samspelet energi av atomer packade i optiska rören är nu högre än någon energi skift som kan orsakas av lasern, vilket hindrar atomerna från att differentiera tillräckligt för att krocka.

Idén föreslogs av JILA teoretiker Ana Maria Rey och demonstreras i labbet av Ye grupp.

Med tanke på den nya kunskapen, tror Ni sin klocka och andra som bygger på neutrala atomer kommer att bli konkurrenskraftiga vad gäller noggrannhet med världsledande experimentella klockor baserade på enstaka joner (elektriskt laddade atomer). JILA strontium Klockan är för närvarande den bäst presterande experimentella klockan baserad på neutrala atomer och, tillsammans med flera NIST jon och neutrala klockor atom, en möjlig kandidat för en framtida internationell gången standard. De anordningar som ger mycket exakt tid genom att mäta oscillationer (som fungerar som "fästingar") mellan energinivåer i atomer.

Förutom att förebygga kollisioner innebär konstaterandet också att fler atomer i klockan, desto bättre. "Som atom nummer öka, både mätning precision och noggrannhet ökar därmed" Ni säger.

Att fånga atomerna i optiska tuber, forskarna använder första blå och röd laser för att kyla strontium atomer till cirka 2 microKelvin i en fälla som använder ljus och magnetiska fält. En vertikal galler av ljusvågor skapas med hjälp av en infraröd laserstråle som spänner och fällor atomen molnet. Därefter en horisontell infraröd laserstråle är påslagen, att skapa optiska tuben fällor i korsningen med den vertikala laser.

Källa: 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