Ricercatori cinesi hanno sviluppato un orologio atomico a pompaggio ottico (POP) con una stabilità di frequenza di 4,7 x 10 ^-15 alle 10 ⁴ secondi in base a un nuovo design.

Il risultato è degno di nota perché gli orologi atomici, spesso considerati lo standard di frequenza più stabile per il cronometraggio, sono componenti cruciali nei sistemi di navigazione globali e nei servizi di comunicazione internazionali, e la stabilità della frequenza è fondamentale per la loro accuratezza.

Gli orologi atomici POP sono un importante obiettivo di ricerca perché sono leggeri e mostrano un'eccellente stabilità di frequenza.

La ricerca è stata condotta da Deng Jianliao dello Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) dell'Accademia cinese delle scienze. I risultati sono stati pubblicati in Rassegna di strumenti scientifici il 21 aprile 2020.

"Gli orologi atomici utilizzano un sistema quantomeccanico come un 'pendolo' in cui la frequenza dell'oscillatore locale è bloccata alla transizione tra gli stati di energia atomica, " disse Deng Jianliao, autore corrispondente dell'articolo. "L'accuratezza dell'orologio atomico dipende dalla determinazione dell'accuratezza del centro della transizione atomica e della stabilità della frequenza centrale stessa".

Il nuovo design utilizza un modulo ottico compatto costituito da un laser a riflettore Bragg distribuito (DBR) e un modulatore acusto-ottico in un orologio atomico al rubidio POP a celle di vapore.

Contenere il pacchetto di fisica in una camera a vuoto sigillata ha migliorato il controllo della temperatura e ha anche ridotto l'influenza negativa dell'effetto barometrico.

Deng ha osservato che l'orologio atomico è "sensibile alle fluttuazioni di molti parametri, " rendendo così una sfida l'ottimizzazione della stabilità della frequenza a medio e lungo termine negli orologi a cella di vapore basati su laser, come gli orologi POP.

La stabilità della frequenza di 4,7 × 10 ^-15 alle 10 ⁴ secondi ottenuti dal nuovo design "è paragonabile all'orologio al rubidio POP all'avanguardia, "secondo lo studio.

I ricercatori stanno ora lavorando per migliorare la stabilità della frequenza in un tempo medio maggiore di 10 ⁴ secondi e stanno anche cercando di ridurre ulteriormente la sensibilità alla temperatura.