【高電荷態離子可以做出更好的原子鐘】

八方

【高電荷態離子可以做出更好的原子鐘】

 

 

英俊的鉍

物理學家在美國和澳大利亞已經提出了一種新的原子時鐘，承諾要精確到宇宙的年齡在40毫秒內。

基於鉍原子已經剝離了它的電子25，時鐘可以用來尋找精細結構常數的變化 - 根據它的設計者。

發現這樣的變化可能會導致一個新的統一的物理學理論。
 

今天，最好的時鐘作為時間標準使用原子躍遷到10的中約一個部分的精度來測量時間17  - 和物理學家都熱衷於建設甚至更好的計時員。

10時鐘精度的一個部分19 可以幫助揭示如精細結構常數基本物理常數的值的微小的變化。

此參數強度的電磁相互作用和檢測可能的變化的特點，可以幫助解決物理學最大的謎團 - 如何制定一個統一的理論，介紹了四種基本力：重力，電磁學和強，弱核力。

在2012年3月，在佐治亞理工學院的克里·坎貝爾領導的研究小組認為，釷229離子充電3 +通過使用一個特定的核過渡的精度可以達到所要求的水平。

然而，實際的時鐘是不可能的，因為該計劃有兩個問題。

第一個問題是，釷-229過渡的精確頻率是極其困難的，計算了大量的時間和精力，因此，可以在實驗室中使用了只搜索過渡。

第二個問題是，釷229是放射性的，使其難以處理。

高電荷的解決方案

現在三個坎貝爾的合作者提出，這可能是一個更實際的方式來達到這個級別的精度，使用高電荷態離子。

安德烈Derevianko內華達大學里諾和弗拉基米爾Dzuba的和在悉尼的新南威爾士大學維克多Flambaum的，看著傳統的原子鐘，看是否他們的錯誤可能帶來的核時鐘的水平。

今天，目前最準確的原子鐘使用鋁離子（鋁+）在電磁陷阱。

但是，雜散磁場中存在的陷阱，這些擾動的離子的能量水平 - 減少的時鐘的性能。

derevianko和他的同事的理由是，因為越來越多的電子剝離相差的其餘電子將被拉到靠近的核和雜散磁場的離子，將有一個對性能產生不利影響少。

研究者計算的，因此，觀察特定的鉍-209離子的電子躍遷（209畢25 +）使他們能夠達到所需的精度水平。

像上述的核化轉變，這種轉變已沒有被觀察到。

derevianko解釋，但是，形成了鮮明的對比定位的核過渡所需的核結構的計算，電子結構計算更加可靠，而且使過渡的位置更加準確，可以預測。

此外，鉍209的半衰期大於10億億年 - 因此可以被視為非放射性。

新技術，新的挑戰

雖然這樣的時鐘將難以建立，三人認為，它應該是可能的。

解釋：這是更難捕獲和冷卻高電荷態離子，Flambaum，這是剛剛開始出現的一種新技術，但有人這樣做 - 這是我們的建議只是不喜歡出現的藍色，它是只是一個新的技術，需要新的安裝。

與中性原子或單電離原子當然，人們開始從這個工作要容易得多，但現在時間已經到了尋找其他的機會。
 

在Teddington在國家物理實驗室，一個原子時鐘的專家海倫·馬戈利斯，好奇的建議，但認為它會帶來諸多挑戰，實驗才可以實施。

做夢了新的方法來做事的人是很聰明的，她說，但這種類型的高電荷態離子的工作肯定是不容易的，他們需要做了很多，以前從未做過的事情。
 

特別是，她並不認同Derevianko的信心，研究人員的計算，能夠可靠地預測有關過渡的位置。

這是事實，高電荷態離子時鐘發生這些轉變的計算可能會更好，她說，但他們仍然不夠準確，這些轉變容易使搜索。

該研究成果發表在 “物理評論快報”。

作者簡介

蒂姆·沃根是一個總部設在英國的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/06/highly-charged-ions-could-make-better-atomic-clock