الذرات التي تم التقاطها في الساعة الذرية الضوئية

خطوة نحو الجيل القادم من الساعات الذرية

تمثيل تخطيطي لصريف بصري. الذرات محاصرة في أقصى شدة شعرية الموجة الدائمة. في طول الموجة السحرية ، يكون التحول بين حالتين على مدار الساعة هو نفسه تمامًا ، وبالتالي يمكن ملاحظة الخطوط دون عائق. © PTB
قراءة بصوت عال

تتأرجح الساعات الضوئية بشكل أسرع من الساعات الذرية الأكثر دقة على الإطلاق - وبالتالي يمكن أن تكون أكثر دقة واستقرارًا. الآن ، ولأول مرة ، كان من الممكن التقاط الذرات في إطار بصري لهذه الساعة بسرعة كافية وطويلة بما يكفي لقياس ترددها - وهي خطوة مهمة نحو الجيل التالي من الساعات.

وفقا لكثير من الخبراء ، يمكن أن تصبح الساعات الضوئية الساعات الذرية للمستقبل. يتكون "البندول" لهذه الساعات من اهتزاز في نطاق الضوء المرئي. نظرًا لأن تردده أعلى من التذبذبات في المايكروويف في الساعات الذرية للسيزيوم المعتادة ، يتوقع الفيزيائيون مرة أخرى زيادة في الدقة والاستقرار والموثوقية.

ذرات السترونتيوم في الشبكة البصرية

في أحد المرشحين لساعة ضوئية ، تم تطويره في Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ، يتم تسجيل ذرات السترونتيوم في نمط التداخل بين حزمتين ليزريتين. في هذه الشبكة البصرية ، يمكن قياس "البندول" الذري ، أي تردد الامتصاص للذرات ، بدقة شديدة. كخط ضيق للغاية ، يمكن ملاحظته دون إزعاج فيما يسمى الطول الموجي السحري.

لتحقيق الاستقرار العالي لهذه الساعة ، من الضروري تحميل عدد كبير من الذرات في هذه الشبكة في أقصر وقت ممكن. قام علماء PTB الآن بتحسين شحن الذرات الباردة إلى شبكة بصرية إلى الحد الذي يتم فيه إدخال حوالي 106 من ذرات السترونتيوم في الشبكة ضمن 150 مللي ثانية عند درجة حرارة بضع ميكروفيلفين. تبقى الذرات مخزنة هناك لأكثر من ثانية وهي متاحة لقياس الدقة من التردد البصري.

لهذا الغرض ، يتم تباطؤ ذرات السترونتيوم بواسطة ضوء الليزر ، وتحميلها في فخ المغنطيسي البصري وتبريدها إلى 1 μK. في الوقت نفسه ، يتم تثبيت موجة دائمة عند الطول الموجي السحري (813 نانومتر) بقوة 600 ميجاوات مع ذرات فائقة البرودة. تتم ملاحظة الذرات عن طريق أخذ الظل المدلى به من خلال امتصاص شعاع الليزر الرنان بواسطة كاميرا CCD. عرض

صور الامتصاصية في تمثيل ألوان زائفة لذرات السترونتيوم كدالة للوقت بعد إيقاف المصيدة المغناطيسية البصرية. PTB

تُظهر سلسلة من صور الامتصاص التي تم التقاطها في أوقات مختلفة بعد إيقاف المصيدة المغنطيسية البصرية الذرات المحتجزة في الشبكة الضوئية والسحابة المتساقطة للجاذبية للذرات غير المحفوظة.

ستكون القيمة المحققة باستخدام هذه الطريقة كافية بالفعل لإعادة تعريف الوحدة الأساسية SI الثانية ، إذا أظهرت المزيد من التحقيقات والمقارنات الدولية أنه يمكن تحديد هذا التردد بدقة كافية.

(PTB ، 06.02.2008 - NPO)