JILA'nın yeni atom saati tasarımı 'cımbız' kontrolü sunar

JILA'nın yeni atom saati tasarımı 'cımbız' kontrolü sunar
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


JILA'nın yeni atom saati tasarımı 'cımbız' kontrolü sunar

JILA / NIST fizikçi Adam Kaufman, optik cımbız saatinde stronsiyum atomlarını kontrol eden ve soğutan bir lazer kurulumunu ayarlar. Atomlar, 10 cımbız tarafından ayrı ayrı tutulur – lazer ışığı küçük lekelere odaklanır – Kaufman'ın elinin arkasındaki kare turuncu kabın içinde. Kredi: Burrus / NIST

JILA fizikçileri, yakın zamana kadar çalışmayı güçlü sinyaller ve yüksek stabilite ile birleştiren yeni bir atom saati tasarımı ortaya koymuşlardır, daha önce tek bir nesil nesil atom saatinde birlikte bulunmayan özellikler. Atomları yakalamak, kontrol etmek ve izole etmek için lazer "cımbız" kullanan yeni saat, kuantum fiziğinin püf noktalarını kullanarak saat performansını arttırmak için benzersiz olanaklar sunuyor.

12 Eylül’de dergi tarafından çevrimiçi olarak yayınlanacak bir makalede anlatılmaktadır. BilimYeni saat platformu, mikroskopla hedeflenen ve 10 noktaya sapmış bir kızılötesi lazer ışını tarafından oluşturulan ve 10 optik cımbız tarafından ayrı ayrı tutulan 10 stronsiyum atomundan oluşan bir dizidir.

JILA, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ve Colorado Boulder Üniversitesi tarafından işletilen ortak bir araştırma ve eğitim enstitüsüdür.

JILA araştırmacıları yeni saatin performansını henüz tam olarak değerlendirmemiş olsa da, ön veriler tasarımın umut verici olduğunu gösteriyor. Cımbız saati "görevde" kendi kendini doğrular ve zamanın% 96'sını doğrular, çünkü yeni atomlar hazırlamak için çok az zamana ihtiyaç duyar ve atomlar birbirlerinden etkilenmeleri daha az olasıdır. Bu güçlerin her ikisi de tek bir iyon (elektrikle yüklü atom) bazlı bir saat olan dünyanın önde gelen saatlerinden biriyle paylaşılıyor. Cımbız saati ayrıca, atomları bir lazer ışığı ızgarasında yakalayan çok atomlu kafes saatinin güçlü sinyallerini ve kararlılığını sağlayabilir.

JILA / NIST fizikçi ve proje lideri Adam Kaufman, "Cımbız tasarımının rekabetçi bir saat olarak verdiği uzun vadeli vaadi, bu yeteneklerin eşsiz dengelenmesine dayanıyor." Dedi.

Yeni nesil atomik saatler, bir lazerin rengini veya sıklığını, iki enerji seviyesi arasında "tıkayan" atomlara dengelemektedir. Cımbız saati, tıkırtı stabilitesini korumak için atomları ayrı ayrı yakalar ve kontrol eder ve bu davranışı kaybetmeden algılar ve böylece sürekli olarak aynı olan atomları sürekli olarak tekrar doldurmaya gerek kalmadan tekrar kullanabilir.

Kaufman, "Cımbız tasarımı, diğer atomik saatlerle ilgili çeşitli sorunları ele alıyor" dedi. "Tekniğimizi kullanarak, atomları tutabilir ve bunları 16 saniye boyunca tekrar kullanabiliriz; bu, görev döngüsünü iyileştirir – atomların lazer frekansını düzeltmek için tıklamaları kullanarak harcanan zamanın kesiti – ve cımbız saati de Tuzak bölgesine çok hızlı bir şekilde tek bir atom alın, bu da daha az girişim olduğu ve daha uzun süre daha istikrarlı bir sinyal aldığınız anlamına gelir. "

NIST ve JILA araştırmacıları yıllardır yeni nesil atom saatleri üretmektedir. Bu saatler, mikrodalga frekanslarına bağlı olarak geçerli zaman standartlarından çok daha yüksek olan optik frekanslarda çalışır. Araştırma, 1967'den bu yana sezyum atomuna dayanan ikincisinin uluslararası yeniden tanımlanmasına hazırlanmalarına yardımcı oluyor. Optik saatler, Dünya'nın yerçekimi ölçümlerine (jeodezi olarak adlandırılan) dayalı ölçümünü yapmak gibi zaman işleyişinin ötesinde uygulamalara da sahip. zor karanlık maddenin evrendeki maddenin çoğunu oluşturduğunu ve kuantum bilgi bilimlerini geliştirdiğini düşünüyordu.

Cımbız saatini oluşturmak için, bir kızılötesi lazer ışını mikroskopta hedeflenir ve küçük bir noktaya odaklanır. 10 farklı frekanstaki radyo dalgaları, ayrı ayrı atomları yakalamak için 10 spot ışık oluşturmak için özel bir saptırıcıya sırayla uygulanır. Tuzaklar birkaç saniyede bir cımbız ışığıyla örtüşen önceden soğutulmuş bir atom bulutundan doldurulur.

Cımbız tarafından tutulan atomlar, ışığın belirli bir frekansta ileri geri sıçradığı bir silikon kristal boşluğu ile stabilize edilmiş bir lazer tarafından heyecanlanır. Ortak yazar ve NIST / JILA Üyesi Jun Ye'nin laboratuarı tarafından sağlanan bu "saat lazeri" ışığı, uygulanan bir manyetik alan ile birlikte cımbız ışığına dik olarak uygulanır. Tahribatsız görüntüleme, atomların doğru şekilde işaretlenip işaretlenmediğini ortaya çıkarır; Atomlar düşük enerji durumundayken sadece ışık ya da floresan yayarlar.

Sistemdeki çok fazla atom, fazladan atomlardan kurtulmak için saati dengesizleştiren çarpışmalara yol açabilir, böylece araştırmacılar zayıf bağlı moleküller oluşturmak için bir ışık darbesi uygularlar, sonra da parçalanırlar ve tuzaktan kaçarlar. Cımbız siteleri ya bir atomla ya da boş bırakılır; Her bir deneme çalışmasında, her bir cımbızın% 50'si boş ya da tek bir atom ihtiva etme şansı vardır. Site başına en fazla bir atomun olması, keneyi daha uzun süre boyunca sabit tutar.

Sıradan metal cımbız gibi, lazer cımbız, araştırmacıların atomlar arasındaki boşluğu değiştirebilmelerini ve kuantum özelliklerini değiştirmelerini sağlayan nokta kontrolü sağlar. Kaufman daha önce optik cımbızları, özelliklerini uzak bir mesafeden bile birbirine bağlayan kuantum fenomeni olan iki atomu "dolaştırmak" için kullandı. Cımbız atomları uyarmak için kullanılır, böylece elektronları çekirdeğe daha zayıf bağlanır. Bu "kabarık" durum, atomları ters çevirme ve dönme olarak adlandırılan iç manyetik durumlara karşı tutmayı kolaylaştırır. Daha sonra spin değişimi adı verilen bir işlem atomları dolaştırır. Dolaşma gibi özel kuantum durumları ölçüm hassasiyetini artırabilir ve böylece saat hassasiyetini artırabilir.

Araştırma ekibi şimdi daha büyük bir saat inşa etmeyi ve performansını resmi olarak değerlendirmeyi planlıyor. Spesifik olarak, araştırmacılar, yaklaşık 150 atom hedefiyle daha fazla cımbız ve atom kullanmayı planlamaktadır. Kaufman ayrıca, saat duyarlılığını ve performansını artırabilen ve ayrı bir uygulamada belki de kuantum hesaplama ve simülasyon için yeni bir platform sağlayabilecek dolaşma eklemeyi planlıyor.


NIST'in kuantum mantık saati en yüksek performansa geri döndü


Daha fazla bilgi:
"Bir cımbız dizisindeki optik saat geçişinde saniye ölçeği tutarlılığı" Bilim (2019). science.sciencemag.org/lookup/… 1126 / science.aay0644

Tarafından sunulan
Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü


alıntı:
                                                 JILA'nın yeni atom saati tasarımı 'cımbız' kontrolü sunuyor (2019, 12 Eylül)
                                                 12 Eylül 2019 tarihinde alındı
                                                 https://phys.org/news/2019-09-jila-atomic-clock-tweezer.html adresinden

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan herhangi bir dürüst işlem dışında,
                                            Bölüm, yazılı izin olmadan çoğaltılabilir. İçerik sadece bilgi amaçlıdır.



Kaynak

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir