Kuantum saati - Quantum clock
Bir kuantum saat türüdür atom saati ile lazer soğutuldu tek iyonlar bir araya sınırlı elektromanyetik iyon tuzağı . 2010 yılında ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü olarak fizikçiler tarafından geliştirilen saat, o sırada var olan uluslararası standarttan 37 kat daha hassastı. Kuantum mantık saati, bir mantık atomuna sahip bir alüminyum spektroskopi iyonuna dayanmaktadır.
Hem alüminyum bazlı kuantum saati hem de cıva bazlı optik atomik saat , UV lazer kullanarak optik bir frekansta iyon titreşimi ile zamanı takip eder ; bu, NIST-F1 ve diğer benzer zaman standartlarında kullanılan mikrodalga frekanslarından 100.000 kat daha yüksektir. Dünya. Bunun gibi kuantum saatler mikrodalga standartlarından çok daha hassas olabilir .
Kesinlik
.jpg)
NIST ekibi, saniyedeki saat tıkırtılarını ölçemez çünkü bir saniyenin tanımı, bir makineyi kendisinden daha hassas ölçemeyen standart NIST-F1'e dayanır. Bununla birlikte, alüminyum iyon saatinin mevcut standarda göre ölçülen frekansı1 121 015 393 207 857 .4(7) Hz . NIST, saatin doğruluğunu arka plandaki manyetik ve elektrik alanlarına karşı duyarsız olmasına ve sıcaklıktan etkilenmemesine bağladı.
2008 yılının Mart ayında, en fizikçiler NIST bireysel dayalı deneysel bir kuantum mantık saatini açıklanan iyonların arasında berilyum ve alüminyum . Bu saat, NIST'in cıva iyon saati ile karşılaştırıldı. Bunlar, bir milyar yılda bir saniyeyi aşacak bir oranda zaman kazanmayan ya da kaybetmeyen, yapılmış en doğru saatlerdi.
Şubat 2010'da, NIST fizikçiler bireysel göre kuantum mantık saat bir ikinci, geliştirilmiş bir versiyonu tarif edilen iyon arasında magnezyum ve alüminyum . 2010 yılında 8,6 × 10 −18 kesirli frekans yanlışlığı ile dünyanın en hassas saati olarak kabul edilen saat , orijinal saatin iki katından daha fazla hassasiyet sunuyor. Standart sapma açısından , kuantum mantık saati her 3.68 milyar ( 3.68 × 10 9 ) yılda bir saniye sapar , o sırada mevcut uluslararası standart NIST-F1 Sezyum çeşmesi atomik saat belirsizliğinin yaklaşık 3,1 × 10 −16 olması bekleniyordu. 100 milyon ( 100 × 10 6 ) yıldan fazla bir süre içinde bir saniye kaybeder . Temmuz 2019'da NIST bilim adamları, toplam belirsizliği 9.4 × 10 −19 (her 33.7 milyar yılda bir saniye sapar) olan böyle bir saati gösterdiler; bu, belirsizliği 10 −18'in altında olan bir saatin ilk gösterimi .
Kuantum zaman genişlemesi
2020 tarihli bir makalede bilim adamları , görelilik teorisinin zaman genişlemesi yoluyla, kuantum saatlerinin, bir nesne için zamanın başka bir nesneye göre daha yavaş geçtiği, önceki daha yüksek bir hızda hareket ettiğinde, uygun zamanların muhtemelen deneysel olarak test edilebilir bir üst üste binmesini nasıl deneyimleyebileceğini gösterdiler. . "Kuantum zaman genişlemesinde" iki saatten biri, iki lokalize momentum dalgası paketinin bir süperpozisyonunda hareket eder ve bu da klasik zaman genişlemesine bir değişiklik ile sonuçlanır.
Günlük laboratuvar ölçeğinde yerçekimi zaman genişlemesi
2010'da bir deney, birbirine yakın iki alüminyum-iyon kuantum saati yerleştirdi, ancak ikincisi, birincisine kıyasla 12 inç (30.5 cm) yükseldi ve yerçekimi zaman genişlemesi etkisini günlük laboratuvar ölçeklerinde görünür hale getirdi .
Daha doğru deneysel saatler
Kuantum saatlerin doğruluğu, 2019 yılına kadar stronsiyum-87 ve iterbiyum-171'e dayanan optik kafes saatler tarafından kısaca değiştirildi . 2014 Nature makalesinde deneysel bir optik kafes saat tanımlandı. 2015 yılında JILA en son mutlak frekans belirsizliğini değerlendirildi stronsiyum-87 ile 430 THz optik kafes saat 2.1 x 10 -18 ölçülebilir olduğu karşılık, yerçekimi zaman genişlemesi gezegen yeryüzünde 2 cm (0.79 inç) bir yükseklik değişikliği için uygun olduğu JILA/NIST Üyesine Jun Ye , "göreceli jeodezi için yararlı olmaya gerçekten yaklaşıyor ". Bu frekans belirsizlik anda bu JILA optik kafes optik saat ne kazanç bekleniyor ne de fazla 15 milyar dolar (bir saniye kaybetmek 1.5 × 10 10 ) yıl.