JILA (Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutu və Kolorado Boulder Universiteti) və Delaver Universitetinin Ye Laboratoriyasının tədqiqatçıları bu yaxınlarda tələyə düşmüş stronsium atomlarına əsaslanan yüksək dəqiqlikli optik qəfəsli saat yaratdılar. Fiziki İcmal Məktubları kağızında təqdim olunan onların saatı 8.1 x 10 ^-19 ümumi sistematik qeyri-müəyyənlik nümayiş etdirir ki , bu da bu günə qədər bildirilən ən aşağı qeyri-müəyyənlikdir.

Phys.org-a məqalənin həmmüəllifi Alexander Aeppli, “Bu məqalə Ye laboratoriyasında ən yaxşı saatların yaradılması istiqamətində onilliklər boyu davam edən axtarışdan çıxdı” dedi. “Vaxtın ölçülməsi fizikada fundamental vəzifədir və ölçmə dəqiqliyi və dəqiqliyindəki hər bir irəliləyiş yeni hadisələrin öyrənilməsi və yeni texnologiyaların yaradılması üçün qapı açır.”

Mövcud vaxt tutma texnologiyalarının əksəriyyəti sezium atomunda elektronun salındığı dövrü xüsusi olaraq ölçür. Bu alətlər “mikrodalğalı atom saatları ” kimi tanınır , çünki ölçdükləri salınımların tezlikləri mikrodalğalı sobanın içərisindəki elektromaqnit salınımlarının tezliklərinə bənzəyir.

“Bir çox yeni atom saatları, o cümlədən bizimkilər, salınmanın tezliyi görünən işığın tezliyinə bənzəyən “optik” keçiddən istifadə edir” dedi Aeppli. “Daha yüksək tezlikdən istifadə etmək, daha incə gənələri olan bir hökmdarın istifadəsinə bənzəyir, saniyəni daha da bölür və dərhal daha dəqiq vaxt tutmağa imkan verir.”

JILA-nın Ye Laboratoriyasında aparılan son tədqiqatların əksəriyyəti vaxtı yüksək dəqiqliklə ölçə bilən atom saatlarının yaradılmasına yönəlib. Aeppli və onun həmkarlarının son araşdırması həm Ye Laboratoriyasında, həm də dünya üzrə digər institutlarda əldə edilmiş irəliləyişlərə əsaslanır ki, bu da stronsium atomlarından istifadə edərək dəqiq optik qəfəsli saatların qurulması potensialını vurğulayır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1721929155&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-07-optical-lattice-clock-based-strontium.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI2LjAuNjQ3OC4xODUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90L0EpQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNi4wLjY0NzguMTg1Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI2LjAuNjQ3OC4xODUiXV0sMF0.&dt=1721928200684&bpp=3&bdt=1170&idt=822&shv=r20240723&mjsv=m202407220101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D4affe4131dd5dd5c%3AT%3D1721801852%3ART%3D1721928911%3AS%3DALNI_MbUC-Ae2mgUQk_YcX7zH0MS_3PKkA&eo_id_str=ID%3D88459bb7dce951d5%3AT%3D1721801852%3ART%3D1721928911%3AS%3DAA-AfjbtvqJSL4Gv5AGhtgiPqyom&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6548687878875&frm=20&pv=1&ga_vid=994546572.1721801825&ga_sid=1721928201&ga_hid=753438618&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2028&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C95334529%2C95334828%2C95337868%2C95338264%2C31085548%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=2396325624814857&tmod=1090643875&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Aeppli, “Tipik bir saatın üç komponenti var: osilator, sayğac və istinad”. “Klassik sarkaçlı saatda osilator saniyədə bir dəfə irəli-geri yellənən sarkaçdır. Ötürücülər dəsti bu yelləncəyi hesablayır və ikinci, dəqiqə və saat əqrəblərini irəliləyir. Nəhayət, istinad oxların mövqeyidir. səmada günəş, günəşin birbaşa başda olduğu gün günorta vaxtıdır.”

Optik şəbəkəli saatlar adi saatlarla eyni üç prinsipdən istifadə etməklə işləyir. Ancaq bu tip saatlarda osilator, sayğac və tezlik istinadı çox fərqli bir forma alır.

Optik qəfəsli saatlarda osilator ultra sabit lazerdən, sayğac isə tezlik daraqından ibarətdir (yəni, işıq impulslarının davamlı ardıcıllığının təkrarlanma sürətini qeyd etməklə optik tezlikləri ölçmək üçün alət). Tezlik arayışı, əksinə, komandanın saatında xüsusi olaraq stronsium atomları olan tələyə düşmüş atomlardan ibarətdir.

“Tezlik tarağı lazerə, lazer isə stronsium atomlarında spesifik elektron keçidə sabitləşir” dedi Aeppli.

“Bir neçə saniyədən bir biz lazeri atomların üzərinə 2,4 saniyə ərzində işıqlandırırıq. Əgər lazer atom rezonansından uzaqlaşıbsa, biz bu sürüşməni düzəldirik. Tezlik darağı optik tezlikləri mikrodalğalı tezliklərə çevirir və bu cihazın gözəlliyi ondadır ki, tezlik mikrodalğalı tezliyin sabitliyi optik tezliklərlə eynidir.”

Tezlik tarağı optik tezlikləri mikrodalğalı tezliklərə çevirdikdən sonra , bu tezliklərin dövrləri sadə elektronika tərəfindən stronsium keçidinin tezliyi ilə əsaslı şəkildə bağlı olan 1 saniyə çıxış üçün təhlil edilir. Aeppli və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmış saatda stronsium atomları iki güzgü tərəfindən əmələ gələn daimi işıq dalğası içərisində sıxışdırılır.

Aeppli izah etdi: “Bir qəfəs kimi, atomlar hər 0,5 um-də bir neçə atomdan ibarət bir çoxluqla dövri şəkildə bu işıqla məhdudlaşır”.

“Bu texnologiya bizə eyni anda yüz min stronsium atomunu tutmağa imkan verir. Bu o deməkdir ki, biz hər dəfə stronsium keçid tezliyini ölçəndə eyni vaxtda bir çox atomu ölçə bilirik və çox dəqiq ölçü veririk. Bu ion optikindən fərqlidir. Tək tutulmuş ion daxilində elektron keçiddən istifadə edən saatlar, yəni hər ölçü daha səs-küylüdür.”

Əvvəllər optik qəfəsli saatların vaxtı mükəmməl dəqiqliklə tutduğu aşkar edilsə də, onlar da məhdudiyyətlərlə gələ bilər. Xüsusilə, işığın tutulmasına əsaslanan onların əsas dizaynı onların dəqiqliyinə təsir göstərə bilər, çünki bu, keçid tezliyini dəyişə bilər.

Əvvəllər təklif edilən optik qəfəsli saatlarla müqayisədə, Aeppli və onun həmkarları tərəfindən təqdim edilən saat, onun dəqiqliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıran daha az intensivlikli işıq tutma qabiliyyətindən istifadə edir.

“Bu işdə əldə etdiyimiz bir çox nailiyyətlər nisbətən texniki xarakter daşıyır”, – Aeppli bildirib. “Stronsium optik qəfəsli saatlardakı ən böyük sürüşmələrdən biri ətraf mühitdən istilik emissiyası ilə qarşılıqlı təsirlərdən qaynaqlanır. İndi biz bu effekti daha yaxşı xarakterizə edə bilirik və onun stronsium atomunun təbii keçid tezliyini necə dəyişdirdiyini başa düşürük.”

Bu tədqiqatçılar qrupunun işi stronsium atomlarına əsaslanan optik qəfəsli saatların böyük potensialını vurğulayır və onların bəlkə də SI saniyəsinin yenidən müəyyən edilməsinə kömək edə biləcəyini göstərir. Aeppli və onun həmkarları ümid edirlər ki, onların tapıntıları bu sahədə gələcək tədqiqatlara məlumat verəcək və getdikcə daha dəqiq saatların inkişafına zəmin yaradacaq.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2053027255&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1721929184&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-07-optical-lattice-clock-based-strontium.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI2LjAuNjQ3OC4xODUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90L0EpQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNi4wLjY0NzguMTg1Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI2LjAuNjQ3OC4xODUiXV0sMF0.&dt=1721928200687&bpp=2&bdt=1174&idt=953&shv=r20240723&mjsv=m202407220101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D4affe4131dd5dd5c%3AT%3D1721801852%3ART%3D1721928911%3AS%3DALNI_MbUC-Ae2mgUQk_YcX7zH0MS_3PKkA&eo_id_str=ID%3D88459bb7dce951d5%3AT%3D1721801852%3ART%3D1721928911%3AS%3DAA-AfjbtvqJSL4Gv5AGhtgiPqyom&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1005x124&nras=2&correlator=6548687878875&frm=20&pv=1&ga_vid=994546572.1721801825&ga_sid=1721928201&ga_hid=753438618&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=4781&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=1859&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C95334529%2C95334828%2C95337868%2C95338264%2C31085548%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&psts=AOrYGsmeImGZ0kzHOme2fzsgbMWgqAuO0lc4BNTUwmE94COt1mZiQdqCwT-s2zArLRmQ-6qC9Kd_j-1Nunnh2ZWBhnMsQ0kDf9DbSCj-JIMFS_H9hyQ4Xw%2CAOrYGskJ2z_mUJ-LJPAg3Pl3_GIzD4vHkzNqwEy_vTHE48FqEL3F3rNrQ21O2rNVfVTC7kh-vxDDv8vZ11lKRoOU_Ow5tB8W&pvsid=2396325624814857&tmod=1090643875&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=M

“Daha geniş miqyasda, ümid edirik ki, işimiz daha dəqiq saatların yaradılması istiqamətində davamlı bir yol olduğunu göstərir və biz hələ saat dəqiqliyi üçün hər hansı fundamental məhdudiyyət görməmişik” dedi Aeppli.

“Əla dəqiqliklə saat qursaq da, vaxtı demək üçün hələ istifadə etməməliyik. Bununla belə, onların məhdudiyyətlərini başa düşmək üçün saatları müqayisə etmək vacibdir. Keçmişdə olduğu kimi, hazırda Milli Standartlar İnstitutundakı həmkarlarımızla işləyirik. və Texnologiya (NIST) öz platformaları ilə müqayisə etmək üçün.”

Ye Laboratoriyasının tədqiqatçıları hazırda müxtəlif digər saat təcrübələri həyata keçirirlər ki, onların hər biri daha təkmil atom saatları yaratmaq üçün yanaşmalar hazırlamağa yönəlib.

Onların tədqiq etdikləri iki perspektivli yanaşma, keçid tezliyinin ölçülməsi ilə bağlı səs-küyü azaltmaq və nüvə keçidindən istifadəni azaltmaq üçün kvant qarışmasının istifadəsini nəzərdə tutur ki, bu da daha yaxşı dəqiqliklər verə bilər.

Daha çox məlumat: Alexander Aeppli et al, Clock with 8×10 ⁻¹⁹ Systematic Incertainty, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.023401 . arXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2403.10664

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv