W kierunku zegarów idealnych Czesław Radzewicz Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski

a czas płynie... jak było dawniej po co nam dokładne zegary co to jest zegar i jak działa zegary mechniczne, elektroniczne, atomowe (mikrofalowe), atomowe (optyczne)

1 sekunda ≈ 1 doba / 86400 86400 = 24 · 60 · 60 sekunda sekunda godzina minuta

XVIII wiek 1714 – konkurs ogłoszony przez Parlament John Harrison (1693-1776) 1714 – konkurs ogłoszony przez Parlament (Board of Longitude ) 1735 – H1 1761 – H4 1773 – £ 20 000 Izaac Newton: "...by reason of the Motion of a Ship, the Variation of Heat and Cold, Wet and Dry, and the Difference of Gravity in Different Latitudes, such a Watch hath never been made." H2 1 m H4 12 cm

zegarek elektroniczny oscylator licznik wyświetlacz kwarc - ÷215 + 32768 Hz 1 Hz stabilność ? dokładność ?

zegar atomowy – mikrofalowy, tani zegar atomowy 133Cs 1 s = 9 192 631 770 okresów drgań stabilność/odtwarzalność rozpowszechnianie F=4 62S1/2 9 192 631 770 Hz F=3 N N piec z cezem wnęka mikrofalowa S S F=3 detektor licznik F=4 efekt Dopplera skończony czas oddziaływania

zegar atomowy – mikrofalowy, drogi komórka czy fontanna?

mikrofalowy zegarek atomowy http://www.leapsecond.com HP 5071A Cesium Beam Primary Frequency Reference

zegar atomowy - optyczny? dlaczego? stabilność mikrofale n0≈109 Hz fale optyczne n0≈1014 Hz kłopot: zliczanie cykli

Roy J. Glauber John L. Hall Theodor W. Hänsch Nagroda Nobla z fizyki 2005 Roy J. Glauber John L. Hall Theodor W. Hänsch 1/2 1/4 1/4 „for his contribution to the quantum theory of optical coherence” „for their contributions to the development of laser-based precision spectroscopy, including the optical frequency comb technique”

krótki impuls światła 2p/wc dt dw≈1/dt wc Fourier

ciąg impulsów T=2p/wr Fourier wr=2pfr wc w wk=kwr

jeden z naszych oscylatorów femtosekundowych

grzebień częstości = prawie metrówka (hertzówka) wr hertzówka wc kwr (k+1)wr dokładność miarki (stabilność wr) numeracja zębów (wytarte napisy) najniższa częstość czyli gdzie jest zero?

konsekwencje płynącej fazy Fourier I(w)

gdzie jest początek hertzówki? pomysł ? podwajanie częstości ? grzebień obejmujący przynajmniej oktawę

druga harmoniczna z oscylatora fs

superkontinuum

wb pomiar częstości fali wiązka lasera o nieznanej częstości wx grzebień stabilizowany do wzorca częstości filtr dolnoprzepustowy licznik wb kwr (k+1)wr wx

optyczny zegar atomowy sprzężenie zwrotne stabilizuje częstość LO na wzorcu atomowym detektor dw atom(y) jon(y) f wa lokalny oscylator wnęka laser wąska linia (<1Hz) optyczny grzebień częstości wariancja Allana: już jest 10-15, bedzie10-18?

wyniki pojedynczy jon Hg+ W. H. Oskay et al.., Phys.Rev.Lett. 97, 020801 (2006)

Dziękuję za uwagę