W kierunku zegarów idealnych

Prezentacja na temat: "W kierunku zegarów idealnych"— Zapis prezentacji:

1 W kierunku zegarów idealnych
Czesław Radzewicz Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski

2 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)

3 1 sekunda ≈ 1 doba / 86400 86400 = 24 · 60 · 60 sekunda sekunda
godzina minuta

4 XVIII wiek 1714 – konkurs ogłoszony przez Parlament
John Harrison ( ) 1714 – konkurs ogłoszony przez Parlament (Board of Longitude ) 1735 – H1 1761 – H4 1773 – £ 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

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

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

7 zegar atomowy – mikrofalowy, drogi
komórka czy fontanna?

8 mikrofalowy zegarek atomowy
HP 5071A Cesium Beam Primary Frequency Reference

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

10 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”

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

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

13 jeden z naszych oscylatorów femtosekundowych

14 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?

15 konsekwencje płynącej fazy
Fourier I(w)

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

17 druga harmoniczna z oscylatora fs

18 superkontinuum

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

20 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?

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

22 Dziękuję za uwagę