Funzionamento in orbita di un orologio atomico basato su raffreddamento laser 87 Atomi di Rb. Principio e struttura dell'orologio atomico spaziale freddo (CAC). La zona di cattura è una trappola magneto-ottica (MOT) con un design a fascio ripiegato. La cavità di interrogazione dell'anello viene utilizzata per il campo a microonde per interrogare gli atomi freddi. Nella zona di rilevamento, vengono rilevati atomi freddi in entrambi gli stati iperfini. Il segnale di clock è ottenuto alimentando il segnale di errore alla frequenza della sorgente a microonde. Credito: Comunicazioni sulla natura (2018). DOI:10.1038/s41467-018-05219-z
Un team di ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze ha utilizzato con successo un orologio atomico freddo nello spazio per un periodo di 15 mesi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , il gruppo descrive come sono riusciti a portare a termine il difficile compito.
Gli orologi atomici freddi tengono il tempo misurando le oscillazioni atomiche in caduta libera (quindi non si verificano interferenze). sono freddi, come suggerisce il nome, vicino allo zero assoluto usando i laser, che li rende più precisi. Sarebbe conveniente per i ricercatori avere un orologio atomico freddo nello spazio, che consentirebbe di misurare il tempo in modo più preciso per cose come le applicazioni GPS. Ma lo spazio presenta sfide che non sono presenti sulla Terra, comprese le dimensioni e il peso dell'apparato, entrambi sono un vantaggio sui veicoli spaziali. C'è anche la questione della schermatura dell'orologio dalle radiazioni cosmiche. Tali blocchi stradali hanno impedito l'uso di questi orologi nello spazio, fino ad ora.
In questo nuovo sforzo, i ricercatori riferiscono di aver eseguito con successo un orologio atomico freddo a bordo di un veicolo in orbita attorno alla Terra:la stazione spaziale Tiangong-2 Chinse. Riferiscono inoltre di aver eseguito l'orologio per 15 mesi, e durante quel periodo, hanno raggiunto una stabilità di frequenza di 3.0 x 10 −13 ? −1/2 .
L'orologio utilizzato dalla squadra era racchiuso in tre strati di mu-metal ed era tenuto ad una pressione di 10 -12 atmosfere. Anche i servomotori utilizzati per stabilizzare la pressione erano schermati per evitare interferenze dai loro campi magnetici. All'interno del dispositivo c'era una trappola che isolava 50 milioni di atomi di rubidio-87 tenuti fermi da microonde e impulsi laser. La misurazione è stata effettuata utilizzando l'interferometria.
I ricercatori suggeriscono che orologi spaziali simili potrebbero essere utilizzati per la metrologia, nonché per testare i principi della relatività generale e altre costanti fisiche fondamentali.
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