Малките тиктакащи атоми са показателите, с които най-точно измерваме хода на времето. Тъй като те са окачени в сложни, свръхстудени мрежи от магнетизъм, учените ги изследват с помощта на лазери, за да измерят колебанията им напред и назад.
Самият акт на измерване обаче може да доведе до влошаване на качеството на атомните часовници. Лазерите нагряват атомите и те изтичат в празнотата.
Физиците откриха, че квантово явление, наречено свръхизлъчване, може да реши този проблем като направи най-точните часовници на Земята още по-точни.
„Тъй като атомите постоянно трябва да се заменят с нови, докато се подготвят нови атоми, часовникът все така губи време. Ето защо се опитваме да преодолеем някои от настоящите предизвикателства и ограничения на най-добрите атомни часовници в света, като наред с други неща, използваме повторно атомите, така че да не се налага те да бъдат заменяни толкова често.“
обяснява физикът Елиът Бор, преди това от Университета в Копенхаген, а сега в Университета в Колорадо
Във физиката свръхизлъчването е ефектът на усилване на радиацията в няколко контекста, включително квантовата механика, астрофизиката и теорията на относителността.
Атомният часовник, както вероятно си представяте и както виждате на снимката по-горе е сложна машина за конструиране. Необходимо е да се съберат няколко атома. В този случай стронций, въпреки че цезий и итербий също са популярни варианти и да се подложат на определени условия, за да се задържат на място и да се измерят техните колебания.
Атомите на стронция се получават в гореща пещ, която нагрява твърд стронций, за да се получат пари. Тези атоми се изхвърлят от пещта, след което се забавят и охлаждат до изключително ниската температура от -273 градуса по Целзий, към които екипът добавя две огледала, образувайки т.нар. оптична кухина. Тя позволява само определени модели на светлината да се отразяват напред и назад.
В момента атомните часовници са много точни. Най-прецизният досега, обявен само преди месец е стронциев атомен часовник, който може да работи в продължение на 40 милиарда години, без да губи време.
Бор и колегите му искат да намерят начин да създадат атомен часовник, който не губи атоми и за тази цел използват свръхизлъчването. Това се случва, когато група от възбудени атоми синхронизира разделянето на своите заряди, излъчвайки заедно кратък, интензивен светлинен импулс, който е толкова точно подреден, че може да бъде измерен с голяма точност.
„Огледалата карат атомите да се държат като едно цяло. Колективно те излъчват мощен светлинен сигнал, който можем да използваме, за да разчетем състоянието на атома. Това е решаваща стъпка за измерване на времето. Този метод нагрява атомите минимално, така че всичко се случва, без да се подменят атомите и това има потенциала да го превърне в по-прецизен метод за измерване.“
казва Бор
На този етап експерименталните разработки на екипа са в етап на доказване на концепцията. Работата им показва, че това е възможно. Сега тя трябва да бъде развита и усъвършенствана, за да се развие областта на хронометрията в нова, свръхпрецизна посока.
„Нашата схема е новаторски подход за отчитане на атомни състояния, характеризиращ се със своята бързина, простота и силно насочено излъчване на сигнални фотони. Непосредствените ползи, предлагани от нашата схема могат да бъдат приложени към всеки квантов сензор, разчитащ на отчитане на популационната разлика на квантовото състояние.“
пишат изследователите в своята статия
Изследването е публикувано в Nature Communications.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
