ऑप्टिकल परमाणु घड़ी में कैद परमाणु

अगली पीढ़ी की परमाणु घड़ियों की ओर कदम

एक ऑप्टिकल झंझरी का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। परमाणुओं को खड़े तरंग जाली की तीव्रता मैक्सिमा में फंसाया जाता है। मैजिक वेव लेंथ में, घड़ी की दो अवस्थाओं के बीच की शिफ्ट बिल्कुल एक जैसी होती है और इस तरह से लाइनों को अछूता देखा जा सकता है। © पीटीबी
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ऑप्टिकल घड़ियाँ अब तक की सबसे सटीक परमाणु घड़ियों की तुलना में अधिक तेज़ी से दोलन करती हैं - और इसलिए और भी अधिक सटीक और स्थिर हो सकती हैं। अब, पहली बार, ऐसी घड़ी की ऑप्टिकल झंझरी में परमाणुओं को तेजी से पकड़ना संभव हो गया है और उनकी आवृत्ति को मापने के लिए पर्याप्त लंबी - अगली पीढ़ी की घड़ियों की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

कई विशेषज्ञों के अनुसार, ऑप्टिकल घड़ियां भविष्य की परमाणु घड़ियां बन सकती हैं। ऐसी घड़ियों के "पेंडुलम" में दृश्य प्रकाश की सीमा में कंपन होता है। क्योंकि इसकी आवृत्ति सामान्य सीज़ियम परमाणु घड़ियों के माइक्रोवेव दोलनों की तुलना में अधिक है, भौतिकविदों को एक बार फिर सटीकता, स्थिरता और विश्वसनीयता में वृद्धि की उम्मीद है।

ऑप्टिकल जाली में स्ट्रोंटियम परमाणु

एक ऑप्टिकल घड़ी के लिए उम्मीदवारों में से एक, जो फिजिकलिस्क-टेक्निशे बंडेसनस्टाल्ट (पीटीबी) में विकसित होता है, स्ट्रोंटियम परमाणु दो लेजर बीम के हस्तक्षेप पैटर्न में दर्ज किए जाते हैं। इस ऑप्टिकल झंझरी में, परमाणु "पेंडुलम", यानी परमाणुओं की अवशोषण आवृत्ति, बहुत सटीक रूप से मापा जा सकता है। एक अत्यंत संकीर्ण रेखा के रूप में, इसे तथाकथित जादू तरंग दैर्ध्य पर असंदिग्ध देखा जा सकता है।

इस घड़ी की एक उच्च स्थिरता प्राप्त करने के लिए, हालांकि, कम से कम समय में इस ग्रिड में बड़ी संख्या में परमाणुओं को लोड करना आवश्यक है। पीटीबी के वैज्ञानिकों ने अब ठंडी परमाणुओं को ऑप्टिकल जाली में बदलने की सीमा को इस हद तक अनुकूलित कर लिया है कि लगभग 106 स्ट्रोंटियम परमाणुओं को कुछ माइक्रोकिल्विन के तापमान पर 150 मिलीसेकंड के भीतर जाली में डाल दिया जाता है। परमाणु एक सेकंड के लिए वहां संग्रहीत रहते हैं और ऑप्टिकल आवृत्ति के सटीक माप के लिए उपलब्ध होते हैं।

इस प्रयोजन के लिए, स्ट्रोंटियम परमाणुओं को लेजर प्रकाश द्वारा धीमा कर दिया जाता है, मैग्नेटो-ऑप्टिकल जाल में लोड किया जाता है और 1 μK तक ठंडा हो जाता है। एक ही समय में, 600 mW की शक्ति के साथ जादू तरंग दैर्ध्य (813 एनएम) पर एक स्थायी लहर अल्ट्रापोल्ड परमाणुओं के साथ आरोपित होती है। सीसीडी कैमरे द्वारा एक प्रतिध्वनि लेजर बीम के अवशोषण द्वारा छाया डाली लेने से परमाणुओं को देखा जाता है। प्रदर्शन

मैग्नेटो-ऑप्टिकल जाल को बंद करने के बाद समय के एक समारोह के रूप में स्ट्रोंटियम परमाणुओं के झूठे रंग प्रतिनिधित्व में अवशोषण की छवियां। PTB

मैग्नेटो-ऑप्टिक जाल बंद होने के बाद अलग-अलग समय पर ली गई अवशोषण छवियों की एक श्रृंखला ऑप्टिकल झंझरी में फंसे परमाणुओं और सहेजे गए परमाणुओं के गुरुत्वाकर्षण-गिरने वाले बादल को दिखाती है।

इस पद्धति के साथ प्राप्त मूल्य पहले से ही एसआई आधार इकाई को फिर से परिभाषित करने के लिए पर्याप्त होगा, अगर आगे की जांच और अंतर्राष्ट्रीय तुलनाएं बताती हैं कि यह आवृत्ति पर्याप्त रूप से निर्धारित की जा सकती है।

(PTB, 06.02.2008 - NPO)