Новий атомний годинник на базі тривимірної оптичної решітки буде володіти високою точністю і стабільністю

Взаємодії між окремими атомами оптичної решітки змушують розробників атомного годинника йти на компроміс між стабільністю, яка є наслідком використання великої кількості атомів, і точністю, яка залежить від нерівномірності щільності розподілу атомів решітки. А недавно група дослідників знайшла можливість вирішення проблеми підвищення якості роботи оптичних атомних годин. Використання так званого газу Фермі, що знаходиться в виродженим квантовому стані, і світла сверхстабільного лазера дозволить підняти показник добротності до фантастично високого рівня в 5.2 * 10 ^ 15.

Робота, проведена дослідженнями, є одним з передостанніх кроків, який наблизить оптичні атомні стронцієві годинник до максимально можливого теоретичної межі їх точності і стабільності. При цьому, унікальна методика “читання” стану всіх атомів в оптичній решітці дозволить “опитувати” всю оптичну решітку за час, що не перевищує 100 секунд.

Газ Фермі являє собою набір атомів стронцію, охолоджених до наднизької температури і “вморожених” в вузли тривимірної кубічної решітки. При цьому, в якості основи решітки може виступати оптична пастка, електромагнітна пастка або обсяг спеціального прозорого матеріалу. У вироджене квантовий стан такий газ переводиться за допомогою лазерного світла і перебування атомів в такому стані дозволяє зменшити величину їх небажаних взаємодій.

Оптичні атомний годинник на основі виродженого квантового стану являють собою багатообіцяючий інструмент для вивчення фізики взаємодій, в яких бере участь кілька тіл різного масштабного рівня. На жаль, дані дослідження є теоретичними в більшій своїй частині, практична ж реалізація оптичних атомних годин на базі газу Фермі ще неможлива в силу декількох недозволених на сьогоднішній день проблем технічного та технологічного плану.