Ультрахолодный газ атомов для стандартов времени ГЛОНАСС
А. В. Турлапов, Т. В. Бармашова, К. А. Мартьянов, В. Б. Махалов
Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород, Россия
Аннотация:
Описана методика глубокого охлаждения атомного газа. В результате охлаждения получается облако газа, имеющее температуру около 10 нК и плененное в оптической дипольной ловушке, образованной фокусом лазерного луча. Методика продемонстрирована на примере газа атомов лития, который сложен в охлаждении и интересен в первую очередь для фундаментальных задач. Эти же методы глубокого охлаждения применимы к широкому кругу химических элементов, в том числе к рубидию и цезию, служащих репером для стандартов частоты. Газ атомов рубидия или цезия, охлажденный и плененный в дипольной ловушке, может быть использован для создания атомных часов, существенно меньших, чем современные часы на ультрахолодных атомах. Это позволит применять подобные часы как в передвижном наземном, так и космическом варианте. Также применение дипольной ловушки позволяет сделать конструкцию независимой от наличия или отсутствия гравитации, т. е. создавать наземные и космические часы по единой схеме.
Ключевые слова:
атом, газ, охлаждение, оптическая ловушка.
An Ultra-cold Gas of Atoms for GLONASS Time Standards
A. V. Turlapov, T. V. Barmashova, K. A. Martiyanov, V. B. Makhalov
Abstract
Technique for deep cooling atomic gas is described. As a result of cooling, one obtains a cloud of gas at the temperature of ~10 nK. The gas is trapped in an optical dipole trap formed by a focus of a laser beam. The method is demonstrated in the example of lithium atoms. While cooling of lithium is complicated, the choice of this atom is motivated by its importance for fundamental studies. These same methods of deep cooling are readily applicable to a wide circle of chemical elements including cesium and rubidium, which are used in atomic clocks. A gas of rubidium or cesium cooled and trapped in the dipole trap may be used for making atomic clocks of reduced size relative to modern ultra-cold atom clocks. This will allow for the use of such clock both in mobile Earth version as well as on board of a space mission. Also the use of the dipole trap makes the design independent of the presence or absence of the gravity.
Keywords:
atom, gas, cooling, optical trap.