Sam Jarman tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Mənbə: Şəkil redaksiya heyəti tərəfindən illüstrativ məqsədlər üçün süni intellektdən istifadə etməklə yaradılıb.

Beynəlxalq fiziklər komandası ilk dəfə olaraq itterbium atomlarında nadir orbital keçiddən uğurla istifadə edərək həm yüksək dəqiqliyə malik, həm də fundamental fiziki təsirlərə son dərəcə həssas olan yeni bir atom saatı yaratdı. Nəticələrini Nature Photonics jurnalında dərc edən Kyoto Universitetindən Taiki İşiyamanın rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar, yanaşmalarının Standart Model tərəfindən verilən proqnozların ən sərt sınaqlarından bəziləri üçün yol aça biləcəyini söyləyirlər.

Dəqiqliyin aşağı səviyyədə olması

Zamanın keçməsini ölçmək üçün atom saatı məhdud atomlardakı bir elektronu daha yüksək enerji səviyyəsinə qədər həyəcanlandırır və sonra atomların keçid tezliyini araşdırır. Bu rəqslər çox az dəyişkənlik göstərdiyinə görə, atom saatları indiyə qədər hazırlanmış ən dəqiq zamanölçənlərdir.

Bu günə qədər ən dəqiq cihazlar optik qəfəsdə ilişib qalmış atomları əhatə edir: müdaxilə edən lazer şüaları tərəfindən yaradılan dövri işıq və qaranlıq massivi. Bu saatlar saniyədə yüzlərlə trilyon salınımla optik tezliklərdə işləyir – bu, əvvəlki atom saat dizaynlarında istifadə edilən mikrodalğalı tezlikləri xeyli üstələyir. Artıq bu fövqəladə dəqiqlik Standart Modeldə təsvir edildiyi kimi, fundamental fizikanın həssas sınaqlarını aparmağa imkan verib.

2018-ci ildə nəzəriyyəçilər bu həssaslığın itterbium atomlarında nadir bir orbital keçid növündən istifadə etməklə daha da artırıla biləcəyini irəli sürdülər. Bu keçid atomun dərinliyində gizlənmiş daxili qabıqlı elektronu əhatə edən konfiqurasiyalar arasında baş verir, lakin yenə də potensial olaraq ənənəvi saat keçidləri ilə eyni dəqiqliklə ölçülə və idarə oluna bilər. Ən əsası, bu, fiziklərin araşdırmağa çalışdıqları incə təsirlərə, o cümlədən qaranlıq maddənin mümkün imzalarına qarşı da yüksək həssaslıq göstərir.

Prinsipcə, bu, keçidi Standart Modeldəki çatları aşkar etmək üçün ideal bir vasitəyə çevirir. Lakin praktikada tələb olunan dəqiqlik səviyyəsinə nail olmaq çətin olduğunu sübut etdi. İşiyama izah edir ki, “Komandamız bu keçidi ilk dəfə 2023-cü ildə müşahidə etsə də, digər qruplar da izləsə də, ölçmə qətnamələri müasir optik saatlarınkından daha pis idi”.Eksperimental quraşdırma və dəqiq spektroskopiya. Kredit: Nature Photonics (2026). DOI: 10.1038/s41566-026-01857-8

Sehrli dalğa

Bu əvvəlki təcrübələr üçün əsas məhdudiyyətlərdən biri optik qəfəsin özünün təsiri idi. Atomları tutmaq üçün istifadə edilən lazer işığı onların enerji səviyyələrini də pozduğundan, ölçülmüş tezliklərdə istənməyən dəyişikliklərə səbəb oldu. Nəticədə, ölçülmüş tezliklərdə yayılmanı göstərən spektral xətt eni yüksək dəqiqlikli işlər üçün çox geniş qaldı.

İşiyama izah edir ki, bunun öhdəsindən gəlmək üçün “ytterbium atomlarını üçölçülü optik qəfəsdə “sehrli dalğa uzunluğu”ndan istifadə edərək tutduq ki, bu da tutma işığının yaratdığı tezlik dəyişikliklərini aradan qaldırır.” “Bunu yüksək dərəcədə sabitləşdirilmiş həyəcan lazeri ilə birləşdirərək, əvvəlki nəticələrlə müqayisədə təxminən iki böyüklük dərəcəsi yaxşılaşması olan 80 Hz dar spektral xətt eni əldə etdik.”

Xətt eninin bu qədər kəskin şəkildə daralması komandaya keçidi daha aydın şəkildə həll etməyə imkan verdi və bununla da onun performansını ən müasir optik saatların performansına yaxınlaşdırdı.

İzotop yerdəyişməsinin ölçülməsi

Tədqiqatçılar bu təkmilləşdirilmiş idarəetmə ilə sistemin bir neçə əsas fiziki xüsusiyyətini də araşdıra bildilər. Bunlara sabit lazer tərəfindən idarə edildikdə yer və həyəcanlanmış vəziyyətlər arasındakı koherent rəqslər, eləcə də orbitlərarası Feşbax rezonansı daxildir: iki toqquşan atomun qısa müddətli birləşmə vəziyyəti yaratmaq üçün bir-birinə bağlandığı bir fenomen.

Texnikalarının dəqiqliyini nümayiş etdirmək üçün komanda həmçinin izotop sürüşmə ölçmələri apardı: bu, itterbiumun bir sabit izotopu digəri ilə əvəz edildikdə keçid tezliyinin necə dəyişdiyini izləyən spektroskopiya formasıdır. Bu halda, sürüşmələr milyardda bir hissə dəqiqliyi ilə ölçüldü.

İşiyama qeyd edir ki, “Bu, Standart Modeldən kənarda elektronlar və neytronlar arasında qarşılıqlı təsirləri təmin edən yeni bir bozon axtarışı üçün güclü bir vasitədir “.

Yeni testlər və etalonlar

Bu ölçmələri təhlil edərək, tədqiqatçılar bəzi fərziyyələr altında bu cür hipotetik təsirlərə qarşı sərt yeni məhdudiyyətlər müəyyən etməklə yanaşı, atom nüvələrinin nəzəri modelləri üçün dəyərli bir etalon təmin edirlər. İşiyama deyir ki, “Bundan əlavə, işimiz yüksək ölçmə dəqiqliyini və yeni fiziki hadisələrə qarşı yüksək həssaslığı birləşdirən optik qəfəsli saat üçün yol açır”.

Tədqiqatçılar bəzi əlavə təkmilləşdirmələrlə ümid edirlər ki, bu daxili qabıqlı keçid yalnız vaxtı qeyri-adi dəqiqliklə ölçməklə yanaşı, həm də kainatı idarə edən fundamental qanunların güclü tədqiqi kimi xidmət edə biləcək yeni nəsil atom saatlarının əsasını təşkil edə bilər.

Müəllifimiz Sam Jarman tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Taiki Ishiyama və digərləri, Neytral itterbiumda daxili qabıqlı orbital saat keçidinin dəqiq spektroskopiyasında miqyas sıralarının yaxşılaşdırılması, Nature Photonics (2026). DOI: 10.1038/s41566-026-01857-8

Jurnal məlumatı: Təbiət Fotonika