Optische Uhren sind Arten von Atomuhren, die die Zeit durch Verwendung zuverlässiger halten. Licht auf Rubidiumatome abgestimmt. Dadurch können sie Billionen Mal pro Sekunde schlagen.
Ein Herz, das kleiner als die Größe einer Kaffeebohne ist
Jetzt haben Forscher konstruiert eine optische Uhr mit einem Herzen, das kleiner als die Größe einer Kaffeebohne ist. Die neue Uhr verwendet lediglich eine Atomkammer 3 Millimeter quer auf einem Siliziumchip montiert.
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Dies ist ein großer Unterschied zu der Atomkammer im Herzen der optischen Uhren, die früher einen Meter lang liefen. Die Uhr verfügt auch über ein „Pendel“, bei dem es sich um einen Laser handelt, der auf ungefähr eingestellt ist. 385,285 Terahertz .
Das bedeutet, dass sein Licht wellig ist 385,285 Billionen Mal pro Sekunde . Das ist zu schnell für moderne Elektronik, um s zu zählen o Die optische Uhr verwendet zwei Komponenten, die als Frequenzkämme bezeichnet werden.
Diese Kämme sind auf winzigen Chips montiert und übersetzen die Laser. optischer Hochfrequenz-Tick s in langsamere, weit verbreitete, zählbare Zecken. Die optische Uhr erzeugte letztendlich Zecken mit Tempo 22 Gigahertz , 50 Zeiten besser als die aktuellen Cäsium-basierten Chip-Scale-Uhren.
Bemerkenswerte Genauigkeit
"Optische Atomuhren im Labor erreichen eine bemerkenswerte Genauigkeit jetzt bis zu 18 Stellen oder mehr gezählt, was Möglichkeiten zur Erforschung der Grundlagenphysik eröffnet und neue Messungen ermöglicht. Ihre Größe und die Verwendung von Massenkomponenten verhindern jedoch, dass sie in Anwendungen weiter verbreitet werdendas erfordert präzises Timing ", schreiben die Forscher in ihre neues Papier .
Aber bevor Sie zu aufgeregt werden und sich eine äußerst effiziente Taschenuhr vorstellen, sollten Sie beachten, dass die Uhr an unterstützende Elektronik angeschlossen ist, die zwei Tische füllt. Die neue Uhr ist zwar im Vergleich zu ihren Vorgängern winzig, hat aber immer noch einelanger Weg.
Dennoch benötigt sein neues Chip-basiertes Herz nur sehr wenig Strom nur 275 Milliwatt und könnte mit zusätzlichen Fortschritten möglicherweise klein genug gemacht werden, um von Hand gehalten zu werden. "Diese Ergebnisse zeigen Schlüsselkonzepte für die Verwendung von Siliziumchip-Geräten in zukünftigen tragbaren und hochpräzisen optischen Uhren", schreiben die Forscher.
„Wir haben eine optische Atomuhr hergestellt, bei der alle Schlüsselkomponenten mikrofabriziert sind und zusammenarbeiten, um eine außergewöhnlich stabile Leistung zu erzielen“, so NIST-Mitarbeiter John Kitching. sagte . „Letztendlich erwarten wir, dass diese Arbeit zu kleinen Uhren mit geringem Stromverbrauch führt, die außergewöhnlich stabil sind und tragbaren, batteriebetriebenen Geräten eine neue Generation von genauem Timing verleihen.“
Die Studie ist veröffentlicht in Optica .