Акция
Блог
Процитировать
Печать
Электронная почта
ЗакладкаНаука Каждый День (8 февраля 2010) — Физики в Национальном Институте Стандартов и Технологии (NIST) построили расширенную версию экспериментальных атомных часов, основанных на единственном алюминиевом атоме, который является теперь самыми точными часами в мире, более двух раз столь же точными как предыдущий лидер, основанный на ртутном атоме.
- Физика
- Электроника
- Квантовая Физика
- Разработка
- Оптика
- Батареи
- Время в физике
- Протон
- Nanowire
- Спектроскопия
Новые алюминиевые часы ни не получили бы, ни потеряли бы одну секунду приблизительно через 3.7 миллиарда лет, согласно измерениям, о которых сообщат в Физических Письмах * Обзора
Новые часы - вторая версия "квантовых часов логики NIST," так называемый, потому что это заимствует логическую обработку, используемую для атомов, хранящих данные в экспериментальном квантовом вычислении, другом главном центре той же самой исследовательской группы NIST. Вторая версия логических часов предлагает более двух раз точность оригинала.
"Эта бумага - веха для атомных часов" по ряду причин, говорит постдокторский исследователь Джеймс Чоу NIST, который развивал большинство усовершенствований.
В дополнение к демонстрации, что алюминий - теперь лучший хронометрист чем ртуть, последние результаты подтверждают, что оптические часы расширяют свое лидерство - в некотором отношении - по часам фонтана цезия NIST-F1, американскому гражданскому стандарту времени, который в настоящее время держит время к в течение 1 секунды приблизительно через 100 миллионов лет.
Поскольку международное определение второго (в Международной системе Единиц, или СИ) основано на атоме цезия, цезий остается "правителем" для официального timekeeping, и никакие часы не могут быть более точными чем основанные на цезии стандарты, такие как NIST-F1.
Логические часы основаны на единственном алюминиевом ионе (электрически заряженный атом) пойманный в ловушку электрическими полями и вибрирующий в частотах ультрафиолетового света, которые в 100 000 раз выше чем микроволновые частоты, используемые в NIST-F1 и других подобных стандартах времени во всем мире. Оптические часы таким образом делят время на меньшие единицы, и могли когда-нибудь привести к стандартам времени больше чем в 100 раз более точным чем сегодняшние микроволновые стандарты. Более высокая частота - одно из множества факторов, который позволяет улучшенную точность и точность.
Алюминий - один соперник за будущий стандарт времени, который будет отобран международным сообществом. Ученые NIST воздействуют на пять различных типов экспериментальных оптических часов, каждый основанный на различных атомах и предлагают его собственные преимущества. Постройка NIST второй, независимой версии логических часов доказывает, что это может копироваться, делая это одни из первых оптических часов, чтобы достигнуть того различия. Любой будущий стандарт времени должен будет быть воспроизведен во многих лабораториях.
Ученые NIST оценили новые логические часы, исследуя алюминиевый ион с лазером, чтобы измерить точную "резонансную" частоту, в которой ион подскакивает к государству более высокой энергии, тщательно составляя все возможные отклонения, такие как вызванные движениями иона. Никакое измерение не прекрасно, таким образом точность часов определена основанная на том, как близко повторные измерения могут приблизиться к точной резонансной частоте атома. Чем меньший отклонения от истинного значения резонансной частоты, тем выше точность часов.
Физики также оценивают работу новых оптических часов, сравнивая их со старшими оптическими часами. В этом случае, ученые NIST сравнили свои два логических часов при использовании резонансной лазерной частоты от часов, чтобы исследовать ион в других часах. Пятьдесят шесть отдельных сравнений были сделаны, каждый, длясь между 15 минутами и 3 часами.
Две логических выставки часов фактически идентичные нормы "тиканья" - различия не показывают вплоть до измерений, расширены на 17 десятичных разрядов. Соглашение между двумя алюминиевыми часами больше чем в 10 раз ближе чем любое предыдущее сравнение с двумя часами, с самой низкой неуверенностью измерения, когда-либо достигнутой в такой оценке, согласно бумаге.
Расширенные логические часы отличаются от оригинальной версии несколькими способами. Наиболее важно, это использует различный тип иона "партнера", чтобы позволить более эффективные операции. Алюминий - исключительно устойчивый источник тиканья часов, но его свойствами легко не управляют или обнаружены с лазерами. В новых часах ион магния используется, чтобы охладить алюминий и сигнализировать его тиканье. Оригинальная версия часов использовала бериллий, меньший и более легкий ион, который является менее эффективным состязанием для алюминия.
У часов есть бесчисленные заявления. Чрезвычайная точность, предлагаемая оптическими часами, уже обеспечивает рекордные измерения возможных изменений в фундаментальных "константах" природы, линии запроса, у которого есть важные значения для космологии и тестов законов физики, таких как теории Эйнштейна специальной и общей относительности. Часы следующего поколения могли бы привести к новым типам датчиков силы тяжести для того, чтобы исследовать подземные природные ресурсы и фундаментальные исследования Земли. Другие возможные заявления могут включать ультраточную автономную навигацию, такую как приземляющиеся самолеты GPS.
Источник Истории:
Приспособленный от материалов, обеспеченных Национальным Институтом Стандартов и Технологии (NIST).
Ссылка Журнала:
- C.-W. Трубочка из теста, D.B. Hume, J.C.J. Koelemeij, D.J. Wineland, и Т. Розенбэнд. Сравнение Частоты Двух Высокой точности Al Оптические Часы. Физические Письма Обзора, 2010 (предстоящий) [связь]
Отметьте: Если никакому автору не дают, источник процитирован вместо этого.
увеличить
Ртутные Атомные Часы Держат Время С Рекордной
Точностью 
Иттербий Делает успехи В Поисках Атомных Часов Следующего
поколения 
Тандемные Ионы Могут Следовать впереди На Лучшие Атомные
Часы 
'Квантовый Ион Ртути Конкурентов' Часов Логики Как Самые
точные Часы В мире 
Самые точные Часы Когда-либо: 'Кристалл Легких' Часов
Превосходит Точность Часов Фонтана NIST-F1 
Оптические Атомные Часы Становятся
Портативными 
Стронций Атомные Часы Демонстрирует Высококачественное
'Тиканье' 