Физики создали фонтан 1 метр высотой холодных цезиевых атомов, которые могли использоваться для строительства самых точных часов, когда-либо известных. Описанный в выпуске 7 июня Physical Review Letters, новые «часы» были бы больше чем в 10 раз более точными, чем любой другой известный хронометр.
Электроны, вращающиеся вокруг цезиевого атома, походят на крошечные магниты; у каждого есть север и Южный полюс. Как два обычных магнита, два электрона «отражают» друг друга – и увеличения полной энергии – когда их магнитные ориентации или вращения, выровнены. Но в отличие от домашних магнитов, квантовая механика диктует, что два электрона, окружающие ядро в той же орбите атома, должны быть или полностью выровнены или абсолютно разрегулированы; нет никакого промежутка.
В квантовых законах также говорится, что частота света, требуемого для создания электронного «щелчка» в более высокое энергетическое государство – т.е., станьте выровненными магнитно к другому электрону – пропорционально разности энергий между государствами.Стандартные атомные часы работают путем настройки микроволновых печей, пока они не точно правильная частота для щелкания вращениями в луче цезиевых атомов. Это предоставляет стандарт частоты, который может быть в электронном виде преобразован в более низкие частоты для измерения времени.
Но атомы в луче взаимодействуют только быстро с микроволновыми печами, ограничивая точность, к которой могут быть подобраны микроволновые печи и атомы.Теперь бригада во главе с физиком Андрэ Клероном из Парижской Обсерватории во Франции протянула время взаимодействия решительно при помощи уловки с двумя лазерными лучами для запуска единственного «шара» 600 000 цезиевых атомов в вакуум.
Атомы взаимодействовали с микроволновыми печами дважды, половина секунды обособленно, во время их медленного взлета и падения. Путем настройки частоты микроволнового света так, чтобы всеми атомами в шаре щелкнули, частота света может считаться почти совершенно постоянной в 9 гигагерцах как бригада Клэрона, проверенная путем сравнения микроволновой частоты с водородным лазером и микроволновыми печами от трех других независимых цезиевых фонтанов. «Это – треугольная система шляпы», говорит член команды Джорджо Сантарелли.Физик Йельского университета Курт Гиббле говорит, что изобретение Клэрона так точно, что единственные пределы изложены внутренней квантовой неуверенностью в самих атомах. Атомные столкновения в неуверенности причины шара путем перемены частоты должны были щелкнуть атомами, объясняет Джиббл. «Но существует все еще несколько уловок, оставленных» для изменения к лучшему точности, добавляет он.
Новые «фонтаны манипулирования», сохраняющие целых 30 шаров в воздухе и составляющие в среднем результаты, станут в 10 раз более точными, чем простой фонтан через приблизительно год, он предсказывает.