Атомный фонтан

Атомный фонтан измеряет атомный сверхтонкий переход , позволяя облаку охлажденных лазером атомов падать через область взаимодействия под действием гравитации. Атомное облако охлаждается и выталкивается вверх встречными лазерами в конфигурации оптической патоки . Атомный переход точно измеряется с помощью когерентных микроволн, пока атомы проходят через область взаимодействия. Измеренный переход можно использовать при измерении атомных часов с высокой точностью. ^{[ 1 ]}

Для измерения атомного перехода в атомном фонтане используется метод Рамсея . ^{[ 2 ]} В общих чертах, метод Рэмси предполагает воздействие на облако атомов кратковременного радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля; ожидание времени T ; снова кратковременно подвергнуть облако воздействию радиочастотного поля; а затем измерить, какая часть атомов в облаке перешла из начального состояния в конечное. ^{[ 2 ]} Когда частота радиочастотного поля резонансна атомному переходу, атомы обнаруживаются в конечном состоянии. ^{[ 2 ]} Микроволновая частота сканируется поперек атомного перехода в ходе многих повторных измерений. ^{[ 3 ]}

Точность метода Рэмси обратно пропорциональна времени ожидания T. облака ^{[ 2 ]} Использование атомного фонтана с охлажденным атомным облаком позволяет обеспечить время ожидания порядка одной секунды, что значительно превышает то, чего можно достичь, применяя метод Рэмзи на горячем атомном пучке , время взаимодействия которого может иметь порядка одной секунды. десятков микросекунд. ^{[ 2 ]} Это одна из причин, почему NIST-F1 , часы с цезиевым фонтаном, ^{[ 4 ]} с фракционной нестабильностью $2\times 10^{-16}$ могут измерять время более точно, чем атомные часы, использующие запрашивающие атомные пучки, например, часы с цезиевым лучом NIST-7 , с относительной нестабильностью $1\times 10^{-14}$ . ^{[ 5 ]}

История

Идея атомного фонтана была впервые предложена в 1950-х годах Джерролдом Захариасом . ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Захариас попытался реализовать атомный фонтан, используя тепловой пучок атомов, исходя из предположения, что атомы на низкоскоростном конце распределения Максвелла-Больцмана будут иметь достаточно низкую энергию, чтобы двигаться по параболической траектории разумного размера. ^{[ 8 ]} Однако попытка не увенчалась успехом, поскольку быстрые атомы теплового пучка ударялись о низкоскоростные атомы и рассеивали их. ^{[ 8 ]}

Ссылки

^ Как работают часы с цезиевым фонтаном NIST-F1
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Си Джей Фут (2005). Атомная физика . п. 212.
^ «NIST запускает новый стандарт времени США: атомные часы NIST-F2» на YouTube
^ Джеффертс, СР; Хивнер, ТП; Паркер, штат Техас; Ширли, Дж. Х. (2007). Джонс, Р. Джейсон (ред.). «Цезиевые фонтаны НИСТ: современное состояние и перспективы» . Метрология времени и частоты . 6673 . Бибкод : 2007SPIE.6673E..09J . дои : 10.1117/12.734965 .
^ Ли, штат Вирджиния; Ширли, Дж. Х.; Лоу, JP (1995). «Оценка точности NIST-7» . Транзакции IEEE по приборостроению и измерениям . 44 (2): 120–123. Бибкод : 1995ITIM...44..120L . дои : 10.1109/19.377788 .
^ М.А. Касевич; и др. (1989). «Атомные фонтаны и часы». Новости оптики . 15 (12): 31–32. дои : 10.1364/ОН.15.12.000031 .
^ Форман, П. (1985). «Атомихрон®: атомные часы от концепции до коммерческого продукта». Труды IEEE . 73 (7): 1181–1204. дои : 10.1109/PROC.1985.13266 .
^ Jump up to: ^а ^б С. Чу (1998). «Манипуляция нейтральными частицами» (PDF) . Преподобный Мод. Физ . 70 (3): 685–706. Бибкод : 1998РвМП...70..685С . дои : 10.1103/RevModPhys.70.685 .

Эта атомной, молекулярной и оптической физике, статья, посвященная незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Эта о ядерных технологиях статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[nist-f1-1] Как работают часы с цезиевым фонтаном NIST-F1

[foot-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Си Джей Фут (2005). Атомная физика . п. 212.

[3] «NIST запускает новый стандарт времени США: атомные часы NIST-F2» на YouTube

[4] Джеффертс, СР; Хивнер, ТП; Паркер, штат Техас; Ширли, Дж. Х. (2007). Джонс, Р. Джейсон (ред.). «Цезиевые фонтаны НИСТ: современное состояние и перспективы» . Метрология времени и частоты . 6673 . Бибкод : 2007SPIE.6673E..09J . дои : 10.1117/12.734965 .

[5] Ли, штат Вирджиния; Ширли, Дж. Х.; Лоу, JP (1995). «Оценка точности NIST-7» . Транзакции IEEE по приборостроению и измерениям . 44 (2): 120–123. Бибкод : 1995ITIM...44..120L . дои : 10.1109/19.377788 .

[Kasevich-6] М.А. Касевич; и др. (1989). «Атомные фонтаны и часы». Новости оптики . 15 (12): 31–32. дои : 10.1364/ОН.15.12.000031 .

[7] Форман, П. (1985). «Атомихрон®: атомные часы от концепции до коммерческого продукта». Труды IEEE . 73 (7): 1181–1204. дои : 10.1109/PROC.1985.13266 .

[chu-8] Jump up to: ^а ^б С. Чу (1998). «Манипуляция нейтральными частицами» (PDF) . Преподобный Мод. Физ . 70 (3): 685–706. Бибкод : 1998РвМП...70..685С . дои : 10.1103/RevModPhys.70.685 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]