Tseesiumi aatomi võngetel põhinevad aatomkellad arvestavad aega hämmastava täpsusega ning defineerivad sekundi täpse pikkuse. Tseesiumkellad pole aga enam kõige täpsemad – see tiitel anti üle USA Riiklikus Standardite ja Tehnoloogia Instituudis (NIST) asuvale optilisele kellale, mis on võimeline arvestama aega sekundi täpsusega 3,7 miljardi aasta jooksul. Enne, kui see uudne täpsus saaks sekundi pikkust ümber defineerida või rajaks teed uutele rakendustele, näiteks ülitäpse navigatsiooni vallas, vajab ülemaailmse ajaarvestuse pidamiseks kasutatav süsteem uuendust. Hiljuti tegid teadlased Saksamaal Max Plancki Kvantoptika Instituudis ja Riiklikus Füüsika ja Tehnika Instituudis esimese sammu selle eesmärgi saavutamise suunas, saates edukalt ülitäpse kellasignaali piki mitmeid sadu kilomeetreid, mis eraldas neid kaht instituuti. Teadlased esitasid oma leiud käesoleva kuu alguses toimunud Laserite ja Elektrooptika konverentsil USAs.
Saksamaa kaart, millel on märgitud 920-kilomeetri pikkune optilisest kiust ühendus Max Plancki Kvantoptika Instituudi ja Riikliku Füüsika ja Tehnika Instituudi vahel. Punased majad kujutavad võimendusjaamu. Pilt: Stefan Droste, Max Planck Institute of Quantum Optics
„Viimase aastakümne jooksul on arendatud uut tüüpi sagedusstandardit, mis põhineb optilistel üleminekutel – niinimetatud optilisel kellal,“ sõnas Max Plancki Instituudi uurija Stefan Droste. Näiteks on NISTis valmistatud optiline kell rohkem kui sada korda täpsem USAs esmase ajastandardina kasutatavast tseesiumkellast, kirjutab Phys.org.
Ülitäpne ajaarvestus ning võime edastada maailma ajastandardit üle pikkade vahemaade on elulise tähtsusega suure hulga rakenduste jaoks, sealhulgas navigatsiooni, rahvusvahelise kaubanduse, seismoloogia ja fundamentaalse kvantfüüsika tarbeks. Kahjuks pole selle standardi edastamiseks kasutatavad satelliidipõhised ühendused võimelised seesugust stabiilset signaali edastama. Selle tõttu on sekundi mõõt vähem täpne kui võiks. Optilise kiu ühendused võiksid töötada paremini, kuid neid on eelnevalt testitud vaid väikeste vahemaade tagant, näiteks samas ülikoolilinnakus või linnaalas asuvate ehitiste vahel.
„Euroopas sagedusstandardeid opereerivate institutsioonide vaheline vahemaa on keskmiselt mõne tuhande kilomeetri pikkusjärgus,“ märkis Droste. „Niisuguste pikkade vahemaade ühendamine optilise silmusega on keeruline. Üle kantav signaal kaotab oma täpsust. Lisaks peab paigaldama mitmeid signaali edastamise jaoks vajalikke tingimusitäitvaid jaamu, mille tööd peab koordineerima terve ühendustee ulatuses.“ Droste oli koos kolleegidega võimeline neid väljakutseid ületama. Nad paigaldasid üheksa signaalivõimendit 920-kilomeetri pikkusel kiust ühendusteel. Selle abil õnnestus teadlastel edukalt edastada enam kui 10 korda täpsem sagedussignaal kui oleks vajalik tänapäevaste täpseimate optiliste kellade jaoks.
Lisainfo: http://www.cleoconference.org
Leave a Reply