นาฬิกาซีเซียม-น้ำพุที่ดีที่สุดในปัจจุบันมีความแม่นยำมากกว่า 1 ส่วนในปี 1015 และมีส่วนเป็นมาตรฐานความถี่หลักสำหรับมาตราส่วนเวลาระหว่างประเทศ แท้จริงแล้ว นาฬิกาอะตอมนั้นดีมากจนสามารถวัดเวลาและความถี่ได้แม่นยำกว่าปริมาณทางกายภาพอื่นๆ ไม่แปลกใจเลยที่แอปพลิเคชันต่างๆ ตัวอย่างเช่น นาฬิกาอะตอมสามารถพบได้บนดาวเทียมทั้ง 24 ดวงที่เป็นหัวใจของระบบกำหนดตำแหน่ง
บนพื้นโลก
นาฬิกาเหล่านี้ร่วมกับนาฬิกาภาคพื้นดิน ช่วยให้กะลาสี นักบิน คนขับ และผู้เดินเท้าสามารถทราบตำแหน่งของตนในระยะไม่กี่เมตร เข้าสู่นาฬิกาออปติคัลแม้ว่านาฬิกาซีเซียม-ฟาวเท่นในปัจจุบันจะมีความแม่นยำมาก แต่ก็ยังมีข้อจำกัดว่าจะทำได้ดีกว่ามากน้อยเพียงใด ประการแรก การชนกัน
ระหว่างอะตอมซีเซียมเย็นในน้ำพุสามารถเปลี่ยนความถี่ของการเปลี่ยนแปลงของอะตอมได้ ประการที่สอง ความเสถียรของส่วนหนึ่งใน 10 15เป็นไปได้โดยการเฉลี่ยสัญญาณในช่วงเวลาประมาณหนึ่งวันเท่านั้น ซึ่งทำให้ยากต่อการใช้นาฬิกาน้ำพุที่ความแม่นยำระดับนี้ในแบบเรียลไทม์ อย่างไรก็ตาม
นาฬิกาออปติคอลสามารถตอบสนองความต้องการของเราในการบอกเวลาที่ดีขึ้น ด้วยความถี่ที่เข้าใกล้ สูงกว่าความถี่ไมโครเวฟ 9.2 GHz ของน้ำพุประมาณ 100,000 เท่า นาฬิกาออปติกควรคงที่เกือบหนึ่งใน 10 15โดยใช้เวลาเฉลี่ยเพียงไม่กี่วินาทีแทนที่จะเป็นหนึ่งวัน ด้วยเวลาเฉลี่ยที่นานขึ้น
ความเสถียรของส่วนหนึ่งใน 10 17หรือดีกว่าควรจะเป็นไปได้ นาฬิกาออปติคัลอาจมีการใช้งานมากมาย ตัวอย่างเช่น แม้ว่าเครื่องบินจะนำทางผ่านได้ แต่การนำเครื่องบินลงจอดด้วย เพียงอย่างเดียวยังไม่เป็นที่ยอมรับ เนื่องจากนาฬิกาอะตอมบนดาวเทียมยังไม่แม่นยำเพียงพอและใช้เวลาในการคำนวณตำแหน่ง
นานเกินไป นาฬิกาที่มีความแม่นยำสูงยังมีประโยชน์สำหรับยานสำรวจอวกาศห้วงลึกซึ่งต้องเดินทางเป็นระยะทางไกล ยิ่งไปกว่านั้น การปรับปรุง “นาฬิกาต้นแบบ” บนภาคพื้นดินที่ปรับเทียบนาฬิกาอะตอม พร้อมกับนาฬิกาดาวเทียมที่ดีขึ้น จะช่วยให้ระบบขนส่งสามารถระบุตำแหน่งของยานพาหนะด้วย
ความแม่นยำ
ในระดับต่ำกว่าเมตรได้แบบเรียลไทม์ เมื่อรวมเข้ากับเทคโนโลยีโทรศัพท์มือถือแล้ว การพัฒนาดังกล่าวมีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์อย่างมาก นาฬิกาที่มีความแม่นยำสูงยังสามารถช่วยให้เราวัดค่าคงที่พื้นฐานและทดสอบกฎของฟิสิกส์ได้ เช่น ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทั่วไปของไอน์สไตน์
นักทฤษฎีบางคนเชื่อว่าค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียด α ซึ่งเป็นลักษณะความแรงของการปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า อาจมีการเปลี่ยนแปลงในประวัติศาสตร์ของจักรวาลของเรา . หากได้รับการยืนยัน ผลลัพธ์ที่ได้จะมีความสำคัญอย่างมากในด้านจักรวาลวิทยาและสำหรับทฤษฎีที่พยายามรวมพลัง
พื้นฐาน
ทั้งสี่ของธรรมชาติเข้าด้วยกันหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการค้นหาการแปรผันของ a ในปัจจุบันคือการเปรียบเทียบความถี่ของนาฬิกาอะตอมประเภทต่างๆ ในช่วงเวลาหลายปี แม้ว่านี่จะเป็นช่วงเวลาสั้นๆ เมื่อเทียบกับสเกลเวลาของจักรวาลวิทยา แต่วิธีนี้สามารถให้ผลลัพธ์ที่สามารถแข่งขันกับการวัด
ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของคู่แข่ง เนื่องจากความละเอียดความถี่สูงที่ทำได้ ยิ่งนาฬิกาดีเท่าไร ความแปรผันใน α ที่ตรวจจับได้ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น โดยที่ขีดจำกัดปัจจุบันจะเข้าใกล้หนึ่งใน 10 15ต่อปี
ภายในนาฬิกาออปติคัล มีสามองค์ประกอบหลักสำหรับนาฬิกาออปติคอล อย่างแรกคือความถี่อ้างอิง
ที่มีความเสถียรสูงจากการดูดกลืนแสงที่แคบในอะตอมหรือไอออน โดยทั่วไป “การเปลี่ยนสัญญาณนาฬิกา” นี้จะมีความกว้างของเส้นตามธรรมชาติไม่กี่เฮิรตซ์หรือน้อยกว่า องค์ประกอบที่สองของนาฬิกาคือเลเซอร์หรือที่รู้จักกันในชื่อ “ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่” ซึ่งควรมีความกว้างของเส้นที่แคบมากด้วย
เพื่อที่จะไม่ขยายการเปลี่ยนแปลงของอะตอม องค์ประกอบที่สามคือวิธีการนับการแกว่งที่เร็วมากของออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ การแกว่งเหล่านี้เป็น “ขีด” ของนาฬิกา ใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าหวีเฟมโตวินาทีสำหรับส่วนนี้ของอุปกรณ์ สิ่งสำคัญต่อประสิทธิภาพของนาฬิกาออปติคัลคือองค์ประกอบแรก
การเปลี่ยนนาฬิกา สิ่งนี้จะต้องแคบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อทำให้นาฬิกามีความเสถียร ความถี่ควรไม่ได้รับผลกระทบจากสิ่งรบกวนภายนอก เช่น สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก เพื่อให้นาฬิกามีความแม่นยำมากที่สุด การอ้างอิงความถี่ในอุดมคติจะเป็นอะตอมเดี่ยวที่ไม่เคลื่อนที่
ซึ่งไม่ถูกรบกวนจากอันตรกิริยาใดๆ กับอะตอมอื่นหรือสิ่งแวดล้อม เราสามารถเข้าใกล้ยูโทเปียนี้ได้พอสมควรโดยการดักจับไอออนเดี่ยวในช่องว่างเล็กๆ ระหว่างขั้วไฟฟ้าของกับดักแม่เหล็กไฟฟ้า การดักจับนี้ช่วยให้ไอออนถูกทำให้เย็นลงด้วยเลเซอร์จนถึงอุณหภูมิประมาณ 1 mK และถูกจำกัดไว้ในพื้นที่
ที่มีความกว้างเพียงไม่กี่สิบนาโนเมตร การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณนาฬิกาจึงไม่ถูกทำให้กว้างขึ้นเนื่องจากผลกระทบของอุณหภูมิหรือการเคลื่อนไหวในการตรวจสอบการเปลี่ยนสัญญาณนาฬิกา เราจำเป็นต้องใช้เลเซอร์ที่มีสีเดียวสูง ซึ่งสามารถทำได้โดยการปรับความถี่ของเลเซอร์ให้คงที่
เป็นโหมดของช่องอ้างอิงทางแสงที่มีการเบี่ยงเบนต่ำที่แยกจากสิ่งแวดล้อม เลเซอร์ที่มีความกว้างของเส้นน้อยกว่า 1 Hz ได้รับความสำเร็จด้วยวิธีการนี้โดยกลุ่มที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) ในเมืองโบลเดอร์ รัฐโคโลราโด ห้องปฏิบัติการ ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด
น่าเสียดาย มันไม่ง่ายเลยที่จะเฝ้าติดตามแสงที่ถูกดูดกลืนไป เพราะการเปลี่ยนผ่านที่แคบนั้นอ่อนแอมากโดยเนื้อแท้ วิธีแก้ปัญหาอยู่ที่เทคนิคที่พัฒนา ผู้ได้รับรางวัลโนเบล ซึ่งทำให้สามารถตรวจจับการดูดซึมได้อย่างมีประสิทธิภาพเกือบ 100% เทคนิคนี้เป็นที่รู้จักในชื่อ “การเก็บอิเล็กตรอน”
แนะนำ ufaslot888g
