Âûáèðàé : Ïîêóïàé : Èñïîëüçóé
â ôîêóñå
0

Àòîìíûå ÷àñû ñòàíóò èäòè òî÷íåå

Àìåðèêàíñêèå ó÷åíûå ïðîäåìîíñòðèðîâàëè âîçìîæíîñòè íîâîãî ìåòîäà ëàçåðíîé ñïåêòðîñêîïèè, êîòîðûé ïîçâîëèò ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü òî÷íîñòü õîäà àòîìíûõ ÷àñîâ.
Ãðóïïà ó÷åíûõ èç íàöèîíàëüíîãî èíñòèòóòà ñòàíäàðòîâ è òåõíîëîãèé â ã. Áîóëäåð, øòàò Êîëîðàäî, ïîä ðóêîâîäñòâîì Äýâèäà Óàéíëýíäà (David Wineland) âîñïîëüçîâàëàñü òåõíîëîãèåé, ðàçðàáàòûâàâøåéñÿ äëÿ êâàíòîâûõ êîìïüþòåðîâ è ïîçâîëÿþùåé ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ èçìåðÿòü ïàðàìåòðû èîíîâ.

 àòîìíûõ ÷àñàõ âðåìÿ «îòìåðÿþò» ïî êîëåáàíèÿì ìåæäó äâóìÿ ýíåðãåòè÷åñêèìè ñîñòîÿíèÿìè àòîìà.  ñóùåñòâóþùèõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ àòîìíûõ ÷àñàõ èñïîëüçóþòñÿ ìèêðîâîëíîâûå ïåðåõîäû ìåæäó óðîâíÿìè àòîìà öåçèÿ. Òåì íå ìåíåå, ÷àñû, â îñíîâå êîòîðûõ ëåæàëè áû áîëåå «áûñòðûå» ïåðåõîäû ìåæäó óðîâíÿìè, èçëó÷åíèå êîòîðûõ ïðèõîäèòñÿ íà îïòè÷åñêóþ îáëàñòü ñïåêòðà, òåîðåòè÷åñêè ìîãëè áû áûòü ñóùåñòâåííî òî÷íåå. Îíè, â ÷àñòíîñòè, ïîçâîëèëè áû ñîçäàòü áîëåå òî÷íûå ýòàëîíû âðåìåíè, à òàêæå íàéòè ïðèìåíåíèå â ïðîâåðêå íåèçìåííîñòè ñî âðåìåíåì ôóíäàìåíòàëüíûõ ôèçè÷åñêèõ êîíñòàíò.

Íà ðîëü êàíäèäàòà äëÿ ïîñòðîåíèÿ îïòè÷åñêèõ ÷àñîâ ïîäõîäèò èîí àëþìèíèÿ èç-çà áëèçîñòè äâóõ åãî ýíåðãåòè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé. Òåì íå ìåíåå, ñîçäàíèå òàêèõ ÷àñîâ íàòàëêèâàåòñÿ íà ñåðüåçíûå òåõíè÷åñêèå òðóäíîñòè — èîíû íåâîçìîæíû îõëàäèòü, à òàêæå âîñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïðîâåäåíèÿ èçìåðåíèé ñóùåñòâóþùèìè ìåòîäèêàìè ëàçåðíûõ èçìåðåíèé.

Àìåðèêàíñêèå ó÷åíûå ñìîãëè ïðåîäîëåòü ýòè òðóäíîñòè. Äëÿ ýòîãî îíè îáðàçîâàëè ïàðó èç èîíà àëþìèíèÿ è èîíà áåðèëëèÿ, êîòîðûé ëåãêî îõëàäèòü è èçìåðèòü. Èñïîëüçîâàíèå ñâåðõîëîäíûõ èîíîâ ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü òî÷íîñòü ïðîâîäèìûõ èçìåðåíèé çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ äîïïëåðîâñêîãî ýôôåêòà.

Êàê ñîîáùàåò PhysicsWeb, äëÿ ýòîãî ó÷åíûå ïîìåñòèëè äâà èîíà â ýëåêòðîìàãíèòíóþ ëîâóøêó Ïàóëè, ïîñëå ÷åãî ñ ïîìîùüþ ëàçåðà îáðàçîâàëè êâàíòîâóþ ñóïåðïîçèöèþ îñíîâíîãî è âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèé èîíà àëþìèíèÿ. Îáà èîíà çàòåì ïîäâåðãëèñü îõëàæäåíèþ äî äèíàìè÷åñêîãî îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ ëîâóøêè. Çàòåì ñ ïîìîùüþ äðóãîãî ëàçåðà áûëà ñîçäàíà ñóïåðïîçèöèÿ äèíàìè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé îáîèõ èîíîâ. È, íàêîíåö, ñ ïîìîùüþ åùå îäíîãî ëàçåðíîãî èìïóëüñà ýòà ñóïåðïîçèöèÿ áûëà ïåðåâåäåíà â ñóïåðïîçèöèþ âíóòðåííèõ ñîñòîÿíèé èîíà áåðèëëèÿ, ñîñòîÿíèå êîòîðîãî ìîæíî êîíòðîëèðîâàòü ñ ïîìîùüþ óæå ñóùåñòâóþùèõ ìåòîäèê ëàçåðíîé ñïåêòðîñêîïèè.

«Ñ ïîìîùüþ ýòîé ìåòîäèêè ìû ìîæåì äåòåêòèðîâàòü ñîñòîÿíèå èîíà áåðèëëèÿ, êîòîðûé äàåò íàì òó æå ñàìóþ èíôîðìàöèþ, ÷òî è ïðè íåïîñðåäñòâåííîì èçìåðåíèè èîíà àëþìèíèÿ, — çàÿâèë îäèí èç àâòîðîâ ðàáîòû, Ïèåò Øìèäò (Piet Schmidt), â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñîòðóäíèê óíèâåðñèòåòà Èíñáðóêà â Àâñòðèè. — Òåì ñàìûì îòêðûâàåòñÿ ïåðñïåêòèâà ñïåêòðîñêîïèè íàìíîãî áîëüøåãî êîëè÷åñòâà àòîìîâ ñ èíòåðåñíûìè ñïåêòðîñêîïè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè».  ÷àñòíîñòè, îíà ìîæåò íàéòè ïðèìåíåíèå â îïðåäåëåíèè ïåðñïåêòèâ èñïîëüçîâàíèÿ â îïòè÷åñêèõ ÷àñàõ àòîìîâ áîðà, ãåëèÿ è äðóãèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Êðàéíå íóæäàþòñÿ âî âñå áîëåå òî÷íûõ è êîìïàêòíûõ àòîìíûõ ÷àñàõ è âîåííûå. Òàê, àìåðèêàíñêèì ó÷åíûì óäàëîñü â 2004 ãîäó äîâåñòè ðàçìåð àòîìíûõ ÷àñîâ äî îáúåìà, ìåíüøåãî äåñÿòè êóáè÷åñêèõ ìèëëèìåòðîâ, è, ñîîòâåòñòâåííî, çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü èõ ýíåðãîïîòðåáëåíèå. Ñâåðõòî÷íûå àòîìíûå ýòàëîíû âðåìåíè â âîåííîé òåõíèêå ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ çíà÷èòåëüíî ñíèçÿò ïîòðåáíîñòü â ñèíõðîíèçàöèè ïî âûñîêîòî÷íûì ñèãíàëàì ñïóòíèêîâ GPS, ëèáî ïîçâîëÿò ïîëíîñòüþ îòêàçàòüñÿ îò íåå, à òàêæå èñïîëüçîâàòü òî÷íûå ýòàëîíû âðåìåíè òàì, ãäå íåò âîçìîæíîñòè ïðèíèìàòü ñïóòíèêîâûå ñèãíàëû — íàïðèìåð, ïîä âîäîé. Øèðîêîå ïðèìåíåíèå ñâåðõòî÷íûõ àòîìíûõ ÷àñîâ ïîâûñèò ïîìåõîçàùèùåííîñòü àïïàðàòóðû, ïîçâîëèò ñîçäàâàòü â áîåâûõ óñëîâèÿõ áîëåå óñòîé÷èâûå áåñïðîâîäíûå ñåòè ïåðåäà÷è äàííûõ, à òàêæå èñïîëüçîâàòü ðåæèìû ñâåðõáûñòðîãî ïåðåêëþ÷åíèÿ ÷àñòîò.

Êîììåíòàðèè