Новые атомные часы на базе трехмерной оптической решетки будут обладать высочайшей точностью и стабильностью.

26 мар, 2017. \\ Наука и техника \\ Новые атомные часы на базе трехмерной оптической решетки будут обладать высочайшей точностью и стабильностью

Оптические атомные часыСуществующие сейчас технологии построения атомных часов на основе оптической решетки из атомов стронция позволяют производит одновременный "опрос" миллионов атомов, что обеспечивает им спектроскопическую добротность (показатель качества работы) на уровне 1*10^4. Взаимодействия между отдельными атомами оптической решетки вынуждают разработчиков атомных часов идти на компромисс между стабильностью, которая является следствием использования большого количества атомов, и точностью, которая зависит от неравномерности плотности распределения атомов решетки. А недавно группа исследователей нашла возможность решения проблемы повышения качества работы оптических атомных часов. Использование так называемого газа Ферми, находящегося в вырожденном квантовом состоянии, и света сверхстабильного лазера позволит поднять показатель добротности до фантастически высокого уровня в 5.2*10^15.

Оптические атомные часы

Существующие сейчас технологии построения атомных часов на основе оптической решетки из атомов стронция позволяют производит одновременный "опрос" миллионов атомов, что обеспечивает им спектроскопическую добротность (показатель качества работы) на уровне 1*10^4. Взаимодействия между отдельными атомами оптической решетки вынуждают разработчиков атомных часов идти на компромисс между стабильностью, которая является следствием использования большого количества атомов, и точностью, которая зависит от неравномерности плотности распределения атомов решетки. А недавно группа исследователей нашла возможность решения проблемы повышения качества работы оптических атомных часов. Использование так называемого газа Ферми, находящегося в вырожденном квантовом состоянии, и света сверхстабильного лазера позволит поднять показатель добротности до фантастически высокого уровня в 5.2*10^15.

Работа, проведенная исследованиями, является одним из предпоследних шагов, который приблизит оптические атомные стронциевые часы к максимально возможному теоретическому пределу их точности и стабильности. При этом, уникальная методика "чтения" состояния всех атомов в оптической решетке позволит "опрашивать" всю оптическую решетку за время, не превышающее 100 секунд.

Газ Ферми представляет собой набор атомов стронция, охлажденных до сверхнизкой температуру и "вмороженных" в узлы трехмерной кубической решетки. При этом, в качестве основы решетки может выступать оптическая ловушка, электромагнитная ловушка или объем специального прозрачного материала. В вырожденное квантовое состояние такой газ переводится при помощи лазерного света и пребывание атомов в таком состоянии позволяет уменьшить величину их нежелательных взаимодействий.

Оптические атомные часы на основе вырожденного квантового состояния представляют собой многообещающий инструмент для изучения физики взаимодействий, в которых принимает участие несколько тел различного масштабного уровня. К сожалению, данные исследования являются теоретическими в большей своей части, практическая же реализация оптических атомных часов на базе газа Ферми еще невозможна в силу нескольких неразрешенных на сегодняшний день проблем технического и технологического плана.

По материалам dailytechinfo.org