高敏感度原子钟准备新的物理发现

开云体育app苹果下载安装威开云体育世界杯微信群斯康辛大学麦迪逊分校的物理学家了原子钟性能最高的国家之一,他们宣布2月16日在《自然》杂志上。

他们的乐器,被称为光学晶格原子时钟,可以测量不同时间精度相当于失去只是一秒每隔3000亿年,是第一个多路复用光学时钟,六个单独的时钟可以存在于相同的环境。其设计允许团队测试方法寻找引力波,尝试探测暗物质,并发现新的物理时钟。

“光晶格钟已经是世界上最好的时钟,我们获得这种级别的性能,没有人见过,”说西蒙·Kolkowitz威斯康辛开云体育appios下载大学麦迪逊分校的物理学教授,这项研究的资深作者。“我们正在努力改善他们的表现和发展新兴应用程序通过这个改进的性能。”

原子钟是如此精确,因为他们利用原子的基本性质:当一个电子能级变化,它吸收或发射光的频率是相同的为一个特定元素的所有原子。通过使用激光光学原子钟保持时间精确匹配这个频率,他们需要一些世界上最先进的激光保持精确的时间。

相比之下,Kolkowitz集团“一个相对糟糕的激光,”他说,所以他们知道任何时钟他们建造了不会自己最准确的或精确。但他们也知道,许多下游应用光学时钟需要便携式,商用激光像他们的。设计一个时钟,可以用平均激光器将是一个福音。

在新的研究中,他们创造了一个多路复用时钟,锶原子可以分为多个时钟排成一条线在同一个真空室。仅使用一个原子钟,研究小组发现他们的激光只有可靠的能够激发电子相同数量的原子为十分之一秒。

然而,当他们擦两个时钟的激光室同时和他们相比,原子与兴奋的电子的数量保持不变两个时钟之间的26秒。他们的结果意味着他们可以进行有意义的实验更长时间比他们的激光将允许在普通光学时钟。

“通常,我们的激光会限制这些时钟的性能,”Kolkowitz说。“但是因为时钟是在相同的环境中,体验相同的激光,激光的效果完全抵消。”

集团下问到正是他们可以测量时钟之间的区别。两组的原子在不同环境中将蜱虫在不同的利率,根据重力,磁场,或其他条件。

他们跑超过一千次实验,测量两个时钟的滴答声频率的差异,总共大约三个小时。正如所料,由于时钟在两个不同的位置,定时略有不同。团队证明,他们把越来越多的测量,他们能够更好地衡量这些差异。

最终,研究人员可以检测率两个时钟之间的对应于他们不同意彼此只有一秒每3000亿年的精密计时测量两个空间上分开的时钟设置一个世界纪录。

将也被整个世界纪录最精确的频率差异如果不是因为另一篇论文,发表在同一期《自然》杂志上。这项研究是由一群在JILA,科罗拉多的研究所。JILA组检测频率不同分散的原子云的顶部和底部大约10倍的威斯康辛大学麦迪逊分校。开云体育appios下载

他们的结果,获得毫米分离,也代表了迄今为止在最短的距离,爱因斯坦的广义相对论与时钟测试。Kolkowitz集团预计将很快执行类似的测试。

“令人惊讶的是,我们展示了类似的性能随着JILA集团尽管我们使用激光数量级更糟,”Kolkowitz说。“真正重要的很多真实的应用程序中,我们的激光看起来更像你会带出现场。”

证明它们的时钟的潜在应用,Kolkowitz的团队相比每一对之间的频率变化六个多路复用的时钟在一个循环中。他们发现,加起来的差异为零当他们回到第一个时钟循环,确认测量的一致性和设置的可能性,他们可以检测网络内微小的频率变化。

“想象一个云的暗物质通过网络时钟,有方法,我可以看到,在这些比较暗物质?”Kolkowitz问道。“这是一个实验我们可以做,现在你不能做任何先前的实验系统。

这项工作是由NIST支持部分精密测量赠款项目,西北大学基础物理中心和约翰·邓普顿基金会通过基础物理格兰特,威斯康辛州校友研究基金会,美国陆军研究办公室(w911nf - 21 - 1 - 0012),开云体育app苹果下载安装对科学与工程和帕卡德奖学金。开云体育世界杯微信群