Grupa fizyków ogłosiła najlepsze wyniki zegary atomowe od kiedy.
Mówi się, że instrument mierzy czas tak dokładnie, że traci tylko sekundę co 300 miliardów lat, co pozwala na dokładniejsze pomiary fal grawitacyjnych, ciemnej materii i innych zjawisk fizycznych. Badanie oparte na badaniach prowadzonych przez Uniwersytet Wisconsin-Madison zostało opublikowane w środę (16 lutego) w czasopiśmie Nature.
Shimon Kolkowitz, profesor fizyki na Uniwersytecie Wisconsin-Madison i starszy autor badania, powiedział w oświadczeniu oświadczenie. „Pracujemy nad poprawą ich wydajności i tworzeniem nowych aplikacji, które są możliwe dzięki tej zwiększonej wydajności”.
Związane z: Zegar atomowy NASA będzie pionierem podróży w kosmos
Ogólnie rzecz biorąc, zegary atomowe to zegary, które Śledzenie echa Spośród częstotliwości atomów są to zwykle atomy cezu lub rubidu. Proces ten pozwala takim zegarom mierzyć czas z dużą dokładnością. Agencja NASA Zegar atomowy w kosmosie To przykład kosmicznego eksperymentu, który przez dwa lata testował technologię na orbicie.
Zegary atomowe działają poprzez śledzenie poziomów energetycznych elektronów. „Kiedy elektron zmienia poziomy energii, pochłania lub emituje światło z częstotliwością zbliżoną do wszystkich atomów danego pierwiastka” – wyjaśniła uczelnia w tym samym oświadczeniu. „Optyczne zegary atomowe mierzą czas za pomocą lasera dostrojonego tak, aby dokładnie dopasować tę częstotliwość, a do precyzyjnego pomiaru czasu wymagają jednych z najbardziej zaawansowanych laserów na świecie”.
Nowe badanie stworzyło zegar multipleksowy, który rozdzielił stront Atomy w linii w pojedynczej komorze próżniowej. Zespół użył „stosunkowo gorszego lasera”, jak nazwał go Kolkowitz, który wciąż jest w stanie zapewnić niemal rekordowe poziomy dokładności pomiaru.
Jeśli świecą laserem tylko przez jedną godzinę, laser wzbudza elektrony w tej samej liczbie atomów tylko przez jedną dziesiątą sekundy. Ale przez dwie godziny w tym samym czasie atomy pozostawały podekscytowane przez 26 sekund.
„Zazwyczaj nasze lasery ograniczają wydajność tych zegarków” – powiedział Kolkowitz. „Ale ponieważ zegarki znajdują się w tym samym środowisku i naświetlają dokładnie to samo światło lasera, efekt lasera całkowicie zanika”.
Następnie grupa próbowała dokładnie zmierzyć różnice między zegarami, ponieważ dwie grupy atomów w nieco różnych środowiskach „kopają” z różnymi prędkościami z powodu zmian w polach magnetycznych lub grawitacyjnych. Zespół przeprowadził eksperyment ponad 1000 razy, aby zmierzyć różnicę, i z czasem odkrył większą dokładność tego pomiaru.
Ostatecznie naukowcy wykryli różnicę w szybkości sygnalizacji między dwoma zegarami atomowymi, która „odpowiada różnicy między sobą tylko o jedną sekundę na 300 miliardów lat – precyzyjny pomiar czasu, który ustanawia światowy rekord dla dwóch zegarów oddzielonych przestrzennie”. powiedział.
Przypadkowo, niepowiązane badanie w tym samym wydaniu Nature opublikowało różnicę częstotliwości między górą a dołem chmury rozproszonych atomów około 10 razy lepszą niż w grupie UW-Madison.
Drugie badanie, prowadzone przez instytut badawczy w Kolorado o nazwie JILA (dawniej Joint Institute for Laboratory Astrophysics), ustanowiło ogólny rekord świata pod względem najmniejszej różnicy częstotliwości. Grupa UW-Madison zajmuje drugie miejsce.
„Zaskakujące jest to, że wykazaliśmy podobną wydajność do gamy JILA, mimo że używamy lasera, który jest o rząd wielkości gorszy” – powiedział Kolkowitz. „Jest to bardzo ważne w wielu rzeczywistych zastosowaniach, w których nasz laser wygląda bardzo podobnie do tego, który można uzyskać w terenie”.
Obserwuj Elizabeth Howell na Twitterze Umieść tweeta. Śledź nas na Twitterze Umieść tweeta lub Facebooka.
„Odkrywca. Nieprzepraszający przedsiębiorca. Fanatyk alkoholu. Certyfikowany pisarz. Wannabe tv ewangelista. Fanatyk Twittera. Student. Badacz sieci. Miłośnik podróży.”
More Stories
Zaawansowany żagiel słoneczny NASA pomyślnie rozmieszczony w przestrzeni kosmicznej: ScienceAlert
Astronauci NASA Butch Wilmore i Sonny Williams przybywają na Florydę w ramach pierwszego załogowego lotu kosmicznego Boeinga.
Jak naukowcy przygotowują się na niepokojące podejście Apophisa do Ziemi?