Атомные часы как сверхчувствительный квантовый сенсор

Дата публикации: 21-02-2022 07:22:35

В разделе News&Views журнала Nature опубликована статья с комментариями российского физика на исследования научных коллективов Ботвелла и Чжана.
Ведущий научный сотрудник ФИАН Ксения Хабарова рассказывает о последних достижениях в области измерения гравитационного красного сдвига с помощью оптических часов.
 
Для проверки теории относительности когда-то требовались точные часы, разделенные тысячами километров. Сегодня оптические методы сделали такие измерения возможными в атомном кластере размером не более одного миллиметра.
 
Для измерения гравитационного замедления времени требуются сверхточные часы. Сейчас точность времени определяется атомными часами, которые отсчитывают время с помощью определения энергии перехода между двумя электронными состояниями в атоме.
Новаторское исследование, проведенное в 2010 году, показало, что сравнение двух атомных часов, разделенных по высоте, позволяет измерить гравитационный красный сдвиг в масштабе менее одного метра. Прогресс, о котором сообщили Чжан и соавторы, улучшает этот подход, а Ботвелл с коллегами даже доводят измерение до субмиллиметрового масштаба с помощью ансамбля ультрахолодных атомов стронция, обладающего рекордным временем когерентности.
В ФИАН ведутся разработки нового поколения оптических часов на атомах тулия.
«Мы ориентированы на транспортируемые оптические часы. Поскольку уже продемонстрировано, что гравитационный красный сдвиг можно измерять на расстояниях порядка 1 мм с помощью облака атомов, то наша цель – научиться применять транспортируемые оптические часы для релятивистской геодезии. Таким образом, можно будет перевозить часы с места на место, измерять градиент гравитационного потенциала на планете» - говорит Ксения Хабарова.
 
Точность современных оптических часов может соответствовать ошибке менее одной секунды за время существования Вселенной. Такая точность стала возможна благодаря тщательному контролю условий эксперимента, эффективно продлевающему время, в течение которого можно предсказать квантовое поведение атомного ансамбля, известное как время квантовой когерентности. Чем больше время когерентности, тем стабильнее и точнее часы.
«Сейчас мы живем в эпоху, когда возникла необходимость измерять малые величины. Мы уже научились определять местоположение человека с точностью меньше 1 метра с помощью спутников ГЛОНАСС и тех атомных часов, которые расположены на земле. Для того, чтобы просто ходить или ездить по дорогам этого достаточно. Дальше, увеличивать точность нужно и можно. На данный момент мы еще не дошли до того, чтобы запустить оптические часы на орбиту. Также хотелось бы научиться работать с оптическими часами не только в лабораторных, но и в полевых условиях. Это откроет возможности для релятивистской геодезии. Одно из практических применений транспортируемых оптических часов – поиск полостей в земле или мест с большим скоплением плотного материала, которыми могут быть полезные ископаемые. Для этого, в том числе, и нужны сверхчувствительные часы»
Ksenia Khabarova (2022). Atomic clouds stabilized to measure dilation of timehttps://www.nature.com/articles/d41586-022-00379-x

Схожие новости

#	Наименование новости	Тональность	Информативность	Дата публикации
1	Квазары предпочитают моду семидесятых	3	7	08-06-2020
2	Как прорваться за пределы Стандартной модели?	0	7	03-12-2020
3	Физик создали мини-копию расширяющейся Вселенной для изучения времени	5	7	22-06-2026
4	ФИАН на выставке «Фотоника. Мир лазеров и оптики»	0	5	29-03-2022
5	Ученые утверждают, что все космические нейтрино высоких энергий порождаются квазарами	5	7	19-02-2021
6	Физики создали горизонтальный водопад	0	5	28-02-2022
7	Юбилей А.Н.Петрова	0	5	01-01-2025
8	Идеально. Раз существует топливо, которое не сжигается, а «высвечивает» энергию ...	7	8	26-06-2026
9	Радиоастрон увидел нутро кандидата в двойные сверхмассивные черные дыры - объекта OJ 287	5	7	19-01-2022
10	Почему физики считают, что тень скрывает целые миры и рушит наши представления о времени?	5	8	21-09-2021

Классификация: . Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 10. Тональность: 0. Информативность: 7. Источник: fian-inform.ru.