Yeni ultra hassas optik atom saati, anahtar testleri geçti!
Araştırmacılar, optik bir atom saatinin tik takını rekor kıran bir doğrulukla ölçtüler ve ayrıca saatin benzeri görülmemiş bir tutarlılıkla çalışabileceğini gösterdiler. Bu başarılar, yeni nesil optik atom saatlerinin, şu anda mikrodalga atom saatlerine dayanan resmi bir saniye uzunluğunu yeniden tanımlamak için yeterince doğru ve kararlı olduğunu kanıtlama yolunda önemli bir adımı temsil ediyor.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nün (NIST) araştırma ekibi liderlerinden biri olan Andrew Ludlow şunları söyledi:
Brocade Park: İkinci ve daha iyi zamanlama altyapısının daha doğru bir tanımı, iletişim ve navigasyon sistemleri de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda zamanlama sistemlerinin sürekli olarak ilerlemesini destekleyecektir.Ayrıca, tam olarak anlaşılmayan fiziksel olayları keşfetmek için daha doğru ölçümler sağlayacaktır. Bu yeni araştırma "Optica" da yayınlandı, optik saat daha yüksek doğruluğa sahip olabilir, belki de bu çalışmada ölçtüğümüz doğruluktan 10 ila 100 kat daha yüksek. Mevcut saniye tanımıyla sınırlanmadan bu saatlerin gerçek doğruluğunu kanıtlamak için, çeşitli optik saat türleri arasında doğrudan yüksek kaliteli karşılaştırmalar yapmak gerekir.
Neden bir optik atom saati kullanmalı?
Bir saatin çalışma prensibi, bir sarkacın salınımı gibi bilinen bir frekansta tekrar eden olayları hesaplamaktır. Geleneksel atomik saatler için, sezyum atomlarının doğal salınımı periyodik bir olaydır ve sezyum atomlarının frekansı elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesindedir. 1967'den beri, Uluslararası Birimler Sistemi (SI), ikincisini, bu salınımlar tarafından üretilen mikrodalga sinyalinin 9,192,631,770 döngüsünde geçen süre olarak tanımladı. Optik atomik saatler, titreşim frekansı mikrodalgaların yaklaşık 100.000 katı olan iterbiyum ve stronsiyum gibi atomları kullanır.
Bu yüksek frekanslar, optik saatlerin mikrodalga atomik saatlerden daha hızlı gitmesini sağlayarak, zamanla daha doğru ve kararlı hale getirir. Araştırma ekibinin bir üyesi olan Tara Fortier şunları söyledi: Optik saat ile ölçülen frekans ne kadar yüksekse, genellikle çevrenin atomlar üzerindeki etkilerini kontrol etmek o kadar kolay olur. Bu avantaj, eninde sonunda, çok çeşitli uygulama ortamlarında nispeten yüksek performansı koruyabilen küçük bir optik saat sistemi geliştirmeyi mümkün kılacaktır.
Rekor doğruluğa ulaşın
Optik saat tarafından kaydedilen zamanın günümüzün standart sezyum atom saati ile uyumlu olduğunu kanıtlamak için araştırmacılar, NIST'in iterbiyum optik atomik saatinin frekansını mikrodalga bölgesine dönüştürdü ve bunu küresel sezyum atom saatinden alınan bir dizi ölçüm verisiyle karşılaştırdı. Araştırmacılar, iterbiyum optik saatinin frekans ölçümünü 2.1 X 10-16 belirsizlikle gerçekleştirdiler. Bu, evren çağında (13,8 milyar yıl) sadece yaklaşık 100 saniye kayba eşdeğerdir ve optik saatlerin sezyum referans ölçümü için yeni bir doğruluk kaydı oluşturmuştur. Optik saatler çok doğru olmasına rağmen, teknik karmaşıklıkları ve prototip tasarımları nedeniyle önemli kesinti süreleri yaşama eğilimindedirler.
NIST araştırmacıları, optik saatin çalışmadığı zamanı kaydetmek için 8 hidrojen ustası kullanıyor. Maser, mikrodalga spektrumunda çalışan bir lazer gibidir ve zamanı güvenilir bir şekilde koruyabilir, ancak sınırlı doğrulukla. Araştırma ekibi üyesi Tom Parker şunları söyledi: Maserin kararlılığı (dünyadaki en iyi yerel zaman ölçeklerinden biri), sezyum ile bu kadar kesin bir karşılaştırma yapabilmemizin nedenlerinden biridir. 8 ayda 79 ölçüm yapıldı ve bu belirsizliği daha da azaltıyor, bu uzun zamandır optik saat ölçümünün ilk raporu.
Optik saatlerin sınırlamalarını daha iyi anlamak için araştırmacılar, bu çalışmada kullanılan iterbiyum optik saatini NIST tarafından geliştirilen diğer optik saat türleriyle karşılaştırmayı planlıyor. Son olarak, SI saniyelerini yeniden tanımlamak için hangi saat türünün en iyi olduğunu belirlemek için NIST saatleri diğer ülkelerdeki optik saatlerle karşılaştırılabilir. Araştırmacılar, bir saniyenin uzunluğunu yeniden tanımlamanın birkaç yıl alacağına dikkat çekti. Yeni standart değişmiş olsa bile, yeni standardın uygulanması, zaman istikrarını ve doğruluğunu korumak için dünyanın dört bir yanındaki optik saatlerden sinyal teknolojisinin daha iyi bağlanmasını ve iletilmesini gerektirir.
Brocade Park-Science Popularization Araştırma / Gönderen: Optical Society of America
Referans dergi makaleleri: "Optica"
DOI: 10.1364 / OPTICA.6.000448
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Sol alt köşede Daha fazla bilgi edinin Boke Garden uygulamasını indirin
