바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Yutaka의 회장) (이하 "AIST"라고 불리는) 측정 표준 연구 부서 [Chiba Koichi, 연구 부서, 연구 부서] 시간 빈도 부서, 대학원 및 Yasuda Masami, 최고 연구원바카라 주소 격자 시계, 그러나 프랑스에서 2012 년 10 월 18 일부터 19 일까지국제 웨이트 및 측정 국메트릭 컨벤션관련 회의에서 새로운 두 번째 정의에 대한 안정 (초의 2 차 표현)로 채택되었습니다
바카라 주소 격자 시계는 다음 세대로 초에 더 높은 정확도에 기여할 수 있습니다원자 시계가 될 것으로 예상되며 Global Metrology Standards Research Institutes에서 개발하고 있습니다 AIST는 Ytterbium 바카라 주소 격자 시계를 개발하는 작업을 수행했으며 2009 년 세계 최초의 측정을 수행했습니다
이번에는 시계 신호의 노이즈를 줄임으로써 정확도가 10 배 이상 향상되어 초의 2 차 표현을 채택하는 기준을 초과하는 정확도를 달성했습니다 National Institute of Standards and Technology는 또한이 연구 결과와 일치하는 측정 데이터를 제공했습니다 따라서, 일관된 데이터를 측정하기위한 여러 국제 표준 기관이 칭찬을 많이 받았으며, 채택은 초의 2 차 표현으로 이루어졌다 메트릭 컨벤션 관련 회의의 결정이 Ytterbium 바카라 주소 격자 시계의 연구 결과를 반영한다는 사실은 국제 표준 기술에 기여한 것입니다 또한, Ytterbium 바카라 주소 격자 시계는 고정밀 중력 전계 측정 센서에 대한 적용 및 물리적 상수의 항상성 검증과 같은 기본 과학에 기여할 것으로 예상됩니다
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| 그림 1 바카라 주소 격자에 갇힌 Ytterbium 원자의 이미지 |
시간과 빈도는 모든 측정에서 가장 정확한 측정으로 길이 및 전압과 같은 다른 기본 장치의 정확도를 지원합니다 현재, 1 초, 시간 단위는 세슘 원자의 마이크로파 도메인의 주파수에 의해 정의된다 그러나 바카라 주소 영역의 주파수가 이것보다 약 10 만 배 높은 경우, 더 미세한 시간을 수행하여 더 정확한 원자 시계를 만들 수 있습니다 2006 년 지표 컨벤션 관련 회의에서, 두 번째를 재정의하기 위해 고려가 시작되었으며, 차세대 원자 시계와 관련된 연구 지원에 관한 정부 및 연구 기관에 요청이 이루어졌다
바카라 주소 격자 시계는 차세대 원자 시계의 유망한 후보가 될 것으로 예상되며, 현재 Global Dearing Standards Research Institutes에서 연구하고 개발되고 있습니다 이 중 Strontium 광 격자 시계의 개발은 극적으로 진행되었으며 2006 년 Metric Convention (2006 년 10 월 16 일 AIST의 주요 연구 결과)
Ytterbium 원자를 사용하여 광 격자 시계의 광원을 개발하기는 어렵지만 광원을 개발하기는 어렵습니다흑체 방사선영향을받지 않고핵 스핀이론적으로 Strontium 광 격자 시계의 성능을 능가 할 수 있음을 보여 주었고,이를 개발하는 것이 매우 요구되었습니다
AIST는 자체 광원 및 시스템 설계를 개발하여 Ytterbium 바카라 주소 격자 시계를 개발하기 위해 노력해 왔으며, 차세대 원자 시계의 연구 및 개발을 통해 초의 재정의에 기여합니다 2009 년에 개발 된 광 격자 시계는 60 만 년 당 1 초 오류로 운영되었습니다 결과는 같은 해에 개최 된 미터 컨벤션 관련 회의에서보고되었지만, 2 차 표현식의 정확도 (3 백만 년에 1 초 미만의 오차)는보다 느슨하게 표준 주파수 표준 (AIST : 성공적으로 개발 된 Ytterbium 실시간)
이 연구 개발은 과학의 최첨단 연구 및 개발 지원 프로그램 홍보를위한 일본 사회의 "Quantum Information Processing Project"의 지원으로 수행되었습니다 (첫 번째)
바카라 주소 격자 시계는 레이저 라이트를 사용하여 우주에서 약 수백만 개의 원자를 능숙하게 포착하여 기존 원자 시계에 비해 훨씬 더 큰 신호 증가를 초래하여 정확도를 크게 향상시킵니다 바카라 주소 격자는 여러 레이저 조명으로 구성된 원자를 고정하는 용기 (도 1)이며, 거기에 갇힌 많은 원자가 시계 신호를 생성합니다 무화과 2는 Ytterbium 바카라 주소 격자 클록을위한 초고 진공 장치를 보여줍니다 이 진공 장치에서, 바카라 주소 격자가 원자를 포획하기 위해 생성된다
이 연구에서, 레이저 광원의 주파수 제어와 같은 개선은 Ytterbium 원자로 인한 클록 신호의 노이즈를 줄이기 위해 이루어졌다 결과적으로 시계 주파수 측정의 정확도를 크게 향상시키는 데 성공했습니다 개선 된 광 격자 클록을 사용하여 측정 된 Ytterbium의 주파수 값은 518,295,836,590,8631 Hz였으며 오차는 20Hz입니다 이는 9 백만 년 당 1 초 오차에 해당합니다
이 측정 오차는 2009 년에 처음 개발 된 오류의 10 분의 1 미만이어서 초의 2 차 표현의 채택 기준을 충족시킬 수있었습니다 National Institute of Standards and Technology는 또한이 연구 결과와 일치하는 측정 데이터를 제공했습니다 따라서 여러 국제 지표 표준 조직은 일관된 데이터에 대해 칭찬을 많이 받았으며, Ytterbium 바카라 주소 격자 시계는 2012 년 10 월 18 일부터 19 일 사이에 프랑스의 국제 계측 국에서 개최 된 미터 컨벤션 관련 회의에서 초의 2 차 표현으로 채택되었습니다 이는 Ytterbium Optical Lattice 관련 시계를위한 길을 열어 줄 것으로 예상됩니다 재정의 두 번째 고려
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| 그림 2 Ytterbium 바카라 주소 격자 클럭 용 Ultra-High 진공 장치 |
원칙적으로, Ytterbium Optical -Lattice Clock은 현재 우주의 시대와 동등한 127 억 년의 오류가없는 시계를 실현할 수있을 것으로 예상되며, 향후 정확도와 신뢰성을 더욱 향상시키고 표준 장치로서의 완벽 함을 향상시킬 것입니다 또한 높은 정확도로 시계를 평가하려면 높은 정확도 시간이 필요합니다주파수 비교 기술를 사용하여 바카라 주소 격자 시계의 비교 실험을 진행해야합니다
시간과 빈도는 모든 측정량을 가장 정확하게 측정 할 수 있으므로 시계 정확도가 향상되면 이전에 불확실한 매우 작은 환경 교란 (전자기장, 중력장)의 시계 주파수에 미치는 영향을 관찰 할 수 있습니다 반대로, 울트라 높이의 프레이션 시계는 환경 교란에 대한 초고 민감성 센서 역할을 하므로이 기술을 고정식 중력장 측정 센서에 적용하고 물리적 상수의 항상성 검증을 통해 기본 과학의 추가 개발에 기여할 것으로 예상됩니다
독립 행정 기관, 국립 선진 산업 과학 기술 연구소
측정 표준 연구 부서, 시간 빈도 부서
대학원 학장 Hong Feng Lei 이메일 : Fhong * aistgojp ( @로 변경하고 보내주세요)
최고 연구원 Yasuda Masami 이메일 : masamiyasuda * aistgojp ( @로 변경하고 보내주세요)