Атомный фонтан представляет собой облако атомов, подбрасывается вверх в гравитационном поле Земли с помощью лазеров . Если бы он был виден, он походил бы на воду в фонтане. Пока атомы находятся в невесомости, их измеряют, чтобы установить частоту атомных часов . [1]
Основная причина создания атомного фонтана проистекает из метода Рамсея по измерению частоты атомных переходов. [2] В общих чертах, метод Рамсея включает воздействие на облако атомов кратковременным радиочастотным (ВЧ) электромагнитным полем; ожидание времени T ; снова ненадолго подвергнуть облако воздействию радиочастотного поля; а затем измерить, какая часть атомов в облаке перешла. [2] Если частота высокочастотного поля идентична частоте атомного перехода, 100% атомов будут переходить; если частота поля немного отличается от частоты перехода, некоторые атомы не перейдут. [2]Повторно посылая облака атомов через такое устройство, частота поля может быть отрегулирована в соответствии с частотой атомного перехода. [3]
Точность метода Рамсея можно повысить, увеличив время ожидания T облака. [2] Использование атомного фонтана с охлажденным атомным облаком позволяет время ожидания порядка одной секунды, что намного больше, чем то, что может быть достигнуто с помощью метода Рамсея на горячем атомном пучке . [2] Это одна из причин, почему NIST-F1 , часы с цезиевым фонтаном, могут отслеживать время более точно, чем NIST-7 , часы с цезиевым лучом. [1]
История
Идея атомного фонтана была впервые предложена в 1950-х годах Джерролдом Захариасом . [4] Захариас попытался реализовать атомный фонтан с использованием теплового пучка атомов, предполагая, что атомы на низкоскоростном конце распределения Максвелла – Больцмана будут иметь достаточно низкую энергию для выполнения параболической траектории разумного размера. [5] Однако попытка не увенчалась успехом, потому что быстрые атомы в тепловом пучке ударяли по низкоскоростным атомам и рассеивали их. [5]
Рекомендации
- ^ a b https://www.nist.gov/public_affairs/releases/n99-22.cfm Как работают часы с цезиевым фонтаном NIST-F1
- ^ а б в г д К. Дж. Фут (2005). Атомная физика . п. 212.
- ^ "NIST запускает новый стандарт времени США: атомные часы NIST-F2" на YouTube
- ^ М.А. Касевич; и другие. (1989). «Атомные фонтаны и часы». Новости оптики . 15 (12): 31–32.
- ^ а б С. Чу (1998). «Манипуляции с нейтральными частицами» (PDF) . Ред. Мод. Phys . 70 : 685–706. Bibcode : 1998RvMP ... 70..685C . DOI : 10.1103 / RevModPhys.70.685 .