21/03/2012 - Neue Atomuhr 100-mal genauer als die aktuelle Atomuhr

Menéame

Ein internationales Team von Wissenschaftlern arbeitet an dem Bau, der die genaueste Uhr des Universums sein kann. Die Maschine, hundertmal genauer als die heutigen Atomuhren, hat eine Ungenauigkeit von ein Zehntelsekunde en 14 Milliarden Jahre -das Alter des Kosmos -, wie das Institut für Technologie in Georgien (USA) berichtet hat.

Der Einfallsreichtum, der nur ein Thoriumion verwendet, um seine Genauigkeit zu erreichen, könnte in bestimmten Formen der vertraulichen Kommunikation und für das Studium der grundlegenden Theorien der Physik nützlich sein. Darüber hinaus könnte es das globale Positionierungssystem (GPS) verbessern, das nun durch Atomuhren und ein weiteres breites Spektrum wichtiger Messungen unterstützt wird. Die Forschung wird in der Zeitschrift Physical Review Letters.

Wenn Sie den Menschen eine bessere Uhr geben, werden Sie es verwenden, sagt Alex Kuzmich, Professor an der Physikschule am Georgischen Technologieinstitut und einer der Autoren der Forschung. ● Für die meisten Anwendungen sind die Atomuhren, die wir haben, präzise genug, aber es gibt andere Anwendungen, bei denen eine bessere Uhr einen echten Vorteil bieten würde. Bewertung ABC.es.

Eine Ionenfalle

Die mechanischen Uhren verwenden ein Pendel, um die für die Zeitsteuerung erforderlichen Schwingen zu liefern. Bei modernen Uhren sind es Quarzkristalle, die Hochfrequenzschwingungen bieten. Die Genauigkeit der Atome ist jedoch auf die Schwingungen der Elektronen in den Atomen zurückzuführen, die durch einen Laserstrahl ausgelöst werden. Diese Elektronen können jedoch von Magnet- und elektrischen Feldern beeinflusst werden, wodurch die Atomuhren in der Lebenszeit des Universums etwa vier Sekunden lang leicht ableiten.

Da Neutronen viel schwerer sind als Elektronen und dicht im Atomkern gruppiert sind, sind sie weniger anfällig für diese Umweltstörungen. Eine Atomuhr sollte daher weniger von äußeren Faktoren beeinflusst werden als ihr Atom-Crim. ● In unserer Arbeit zeigen wir, dass wir durch Laserstrahlen, die die Elektronen auf eine sehr spezifische Weise lenken, das Neutron eines Atomkerns wie das Pendel der Hlaing-Uhr verwenden können, erklärt Corey Campbell vom Labor Kuzmich und Hauptautor der Studie.

Um die Schwingungen zu erzeugen, planen die Forscher einen Laser mit Frequenzen im Petahertzbereich — 10 hoch 15 oder 1.000.000.000.000.000 Schwingungen pro Sekunde — einzusetzen, um den Kern eines Thorium-229-Ions in einen höheren Energiezustand zu versetzen. Durch die Abstimmung eines Lasers, der diese höheren Energiezustände erzeugt, ließe sich seine Frequenz sehr genau bestimmen. Diese Frequenz würde zur Zeitmessung anstelle des Tickens einer Uhr oder der Schwingung eines Pendels verwendet.

Genaue Häufigkeit

Diese Atomuhr muss bei einer sehr niedrigen Temperatur von Dutzenden von Mikrokelvins gehalten werden. Um diese Temperaturen zu produzieren und zu erhalten, verwenden Physiker normalerweise einen Laser, aber in diesem Fall war es ein Problem, da Laserlicht zu Störungen führen könnte. Die Wissenschaftler haben den Fall mit einem anderen Thorium-Kühlmittel gelöst.

Die Berechnungen deuten darauf hin, dass diese Atomuhr eine Genauigkeit von 10 (-19) haben könnte, verglichen mit 10 (-17) für die beste Atomuhr. Obwohl das Forschungsteam glaubt, dass es das Potenzial für eine Atomuhr - zum ersten Mal im Jahr 2003 vorgeschlagen - bewiesen hat, wird es noch einige Zeit dauern, bis sie eine Atomuhr herstellen können. Die große Herausforderung besteht darin, die genaue Häufigkeit der UV-Laseremissionen zu bestimmen, die erforderlich sind, um den Thoriumkern zu erregen. Die Menschen suchen das seit 30 Jahren, sagt Campbell. Es ist eher so, als würde man eine Nadel in einer Million Hähnchenvögel suchen.

Kuzmich glaubt, dass dieses Problem gelöst werden wird, so dass Physiker in die nächste Generation außergewöhnlich präziser Uhren übergehen können. ● Unsere Forschung zeigt, dass der Bau einer Atomuhr auf diese Weise sowohl nützlich als auch machbar ist.

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