¿Qué podría ser mejor que un reloj atómico líder mundial? Dos relojes en uno.
Los físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han combinado dos relojes atómicos experimentales basados en átomos de iterbio para establecer otro récord mundial para la estabilidad del reloj. La estabilidad se puede considerar como la precisión de la duración de cada marca de reloj.otra marca que viene antes y después
Esta extraordinaria estabilidad hace que el reloj de celosía de iterbio sea una herramienta más poderosa para pruebas de precisión, como si las "constantes fundamentales" de la naturaleza son realmente constantes, y busca la esquiva materia oscura que supuestamente constituye gran parte del universo. El experimento demuestrael diseño de doble reloj se informa en Fotónica de la naturaleza .
"Eliminamos un tipo crítico de ruido en la operación del reloj, haciendo que la señal del reloj sea más fuerte", dijo el físico del NIST Andrew Ludlow. "Esto significa que podemos alcanzar una inestabilidad del reloj de 1.5 partes en un quintillón 1 seguido de 18 ceros en solo unos pocos miles de segundos. Si bien esto solo supera ligeramente el nivel récord de estabilidad del reloj que demostramos hace unos años, llegamos allí 10 veces más rápido "
Los relojes atómicos NIST funcionan de manera rutinaria a niveles muy altos, pero los científicos los modifican continuamente para reducir imperfecciones leves. El nuevo diseño de doble reloj elimina una pequeña pero significativa distorsión en la frecuencia del láser que sondea y se sincroniza con los átomos.reloj, mejor es su poder de medición.
El nuevo 'reloj doble' de celosía de iterbio es el reloj más estable del mundo, aunque otro reloj atómico NIST, basado en el estroncio y ubicado en JILA, posee el récord mundial de precisión. La precisión se refiere a qué tan cerca se ajusta el relojLa frecuencia natural a la que los átomos oscilan entre dos niveles de energía electrónicos.
Los relojes de iterbio y estroncio hacen tictac a frecuencias ópticas, mucho más altas que las frecuencias de microondas de los relojes atómicos de cesio utilizados como patrones de tiempo. Un reloj atómico óptico funciona ajustando la frecuencia de un láser para resonar con la frecuencia de la transición de los átomosentre dos estados de energía. Este tictac atómico se transfiere al láser para usarlo como herramienta de cronometraje. Cualquier ruido o incertidumbre que afecte este proceso perturba la frecuencia del láser y, por lo tanto, la precisión del cronometraje.
Los relojes atómicos ópticos suelen alternar el sondeo láser de los átomos con períodos de "tiempo muerto" durante el cual los átomos se preparan y miden. Durante los tiempos muertos, ciertas fluctuaciones de frecuencia del láser no se observan o compensan adecuadamente en el proceso de sintonización láser.Los efectos de ruido resultantes observados por primera vez en la década de 1990 por GJ Dick, luego del Instituto de Tecnología de California tienen, hasta ahora, estabilidad y precisión de reloj limitadas.
El nuevo diseño de doble reloj de NIST tiene cero tiempo muerto y, por lo tanto, se lo conoce como el reloj ZDT, y prácticamente no hay ruido de tiempo muerto, porque sondea los átomos continuamente al cambiar de un conjunto atómico a otroLos dos conjuntos de 5.000 y 10.000 átomos de iterbio, respectivamente, están atrapados cada uno en una rejilla de luz láser llamada red óptica y sondeados por un láser compartido.
Las mediciones de las respuestas de los dos conjuntos de átomos se combinan para producir una única corrección combinada de la frecuencia del láser. Estas mediciones y correcciones se realizan dos veces más rápido que en un solo reloj. Debido a que no hay ruido de tiempo muerto, elEl nuevo reloj alcanza niveles de estabilidad récord 10 veces más rápido que antes. Crucialmente, el rendimiento ahora está limitado por el sistema atómico del reloj en lugar del láser, un objetivo muy buscado en física que Ludlow llama un "sueño" para futuras aplicaciones.
En última instancia, este enfoque puede reducir el tamaño y la complejidad del reloj atómico, por lo que el aparato podría ser lo suficientemente portátil como para usarlo fuera del laboratorio. El paquete físico actualmente es más grande que un solo reloj, pero eventualmente ambos sistemas atómicos podrían compartir un solo aparato de vacío yLudlow dijo que los sistemas láser más simples podrían distribuirse en todo el mundo para la geodesia relativista mediciones de la forma de la Tierra basadas en la gravedad o transportarse en naves espaciales para pruebas de relatividad general.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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