Atomórák alkonya?

Az UCLA Engineering által kifejlesztett miniatűr optikai óra az attoszekundumos fizika és az univerzális állandók mérésére is használható

2016. július 13., szerda, 06:00

Címkék: atomóra csillagászat exobolygó lézertechnológia optikai óra UCLA

Az UCLA Henry Samueli Mérnöki és Alkalmazott Tudományok Iskolája egy alig 1 köbcentiméter méretű optikai órát fejlesztett ki, amely tehát elég apró ahhoz, hogy akár egy szabványos szilíciumlapkán is elférjen, és egészen hihetetlen, 270 trilliomod másodperces pontossággal képes mérni az időintervallumokat (egy trilliomod a 10 a mínusz 18.-on értékének, azaz 0,000000000000000001-nek felel meg).

Napjaink legpontosabb órái, az atomórák többek között a műholdas kommunikációban, az internetes időmérésben vagy a földszerű exobolygók felkutatásában használatosak. Az atomórák – átlagosan „csak” a másodperc billiomod részének egy tizede, azaz 10 a mínusz 13.-on – pontosságának alapját a sugárzás hatására természetesen előforduló rezgések adják. Az atomi rezgéseket úgynevezett frekvenciafésűként, azaz egy sor egyenletes függőleges fényvonal formájában lehet kifejezni, amelyet a mikrohullámú frekvenciákkal való besugárzás hatására bocsátanak ki az atomok. A frekvenciafésű elektronikus eszközökkel válik hozzáférhetővé, amelyek ezeket a jeleket alakítják pontos időmértékekké.

A korábbi optikai órák sokkal nagyobbak voltak az UCLA által kifejlesztettnél: a bennük használt nagy szállézereket egy nagyjából egy asztali számítógép méretű berendezésben lehetett csak elhelyezni. Az UCLA szakembereinek sikerült 1 köbcentiméter térfogatra összezsugorítaniuk a szerkezetet egy hasonló eljárással, mint amit a szilíciumlapkák előállításához használnak. Az új óra pontossága pedig megközelíti, sőt felül is múlja a létező legjobb frekvenciastandardokat.

Az újonnan kifejlesztett optikai óra: két henger között elhelyezkedő fekete szalag

Az óra lehetővé teszi az attoszekundomos fizika területén végzett pontosabb mérések elvégzését, de alkalmazható optikai, vezeték nélküli és űrkommunikációra is. Segítségével mérhetővé válnak az atomi mozgások, vagy észlelhetővé a Naprendszeren messze túl lévő távoli objektumok.

„Amennyiben az órát más eszközökkel együtt infravörös teleszkópos obszervatóriumokba építik be, lehetővé válik az olyan földszerű bolygók és egyéb űrbéli objektumok észlelése, amelyek a jelenleg használatos eszközök észlelési limiténél százszor kisebbek – jelentette ki Shu-Wei Huang, az UCLA szakértője és a projekt vezető szerzője. – Az objektumról tükröződő és hozzánk érkező, mindössze egy felvillanásként értelmezhető fényforrás mérése sokat elárul a távolságról. Ez az érzékelési technológia a precíziós lézeres távolságméréstől kezdve az autonóm gépjárműveken át a légi közlekedésig használható.”

A lézeróra az egyre rövidebb fényimpulzusok létrehozásában is segíthet, ami többek között az elektronok mozgásának detektálásában vagy a veszélyes anyagok nagy távolságokban történő nyomon követésében jelenthet előrelépést, de az új technológia tovább finomíthatja az univerzális állandók (számok, melyeket az egész világegyetemre nézve azonosnak tekintünk, ilyen például az elektronok vagy más elemi részecskék elektromágneses kölcsönhatása) abszolút értékeit is.

www.ucla.edu

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek