​Ученые из Отдела лазерной физики и инновационных технологий НГУ (ОЛФиИТ) изучали динамические режимы формирования резонанса когерентного пленения населённостей в парах рубидия и впервые обнаружили эффект задержки просветления паров рубидия относительно управляющего сигнала. Детальное изучение нового эффекта позволило найти оптимальный режим формирования резонанса, при котором достигается наибольшая стабильность атомного стандарта частоты.

Резонанс когерентного пленения населенностей (КПН) — нелинейный эффект, возникающий в трёхуровневых атомных системах, имеющих Λ-конфигурацию (взаимодействие атома с двумя фотонами). Эффект используется в атомных стандартах частоты.

Как рассказывает руководитель Отдела лазерной физики и инновационных технологий НГУ Сергей Кобцев, резонанс когерентного пленения населенностей возникает тогда, когда трёхуровневая атомная система находится в особом суперпозиционном состоянии, в котором меньше взаимодействует с оптическими полями. Просветление атомной среды в суперпозиционном состоянии приводит к возникновению спектроскопического резонанса, который используется как стабильный спектральный репер (пик пропускания):

— В обычных часах используется кварцевый генератор, в атомных часах — кварцевый генератор, стабилизированный по резонансу КПН. Благодаря этому долговременная стабильность атомных часов на несколько порядков превышает стабильность обычных часов. Погрешность в одну секунду атомные часы могут допустить только за несколько тысяч лет. Ученые соревнуются в том, чтобы, с одной стороны, атомные часы становились ещё более стабильными, с другой — все меньшими по размеру.

Атомные часы — генератор периодического сигнала, использующий энергетический переход в атоме в качестве опорной высокостабильной частоты. Атомные часы, разрабатываемые ОЛФиИТ, представляют собой комплекс из лазера, ячейки с парами рубидия, фотоприемника и электронной системы обработки сигналов и управления параметрами экспериментальной установки. На экспериментальной установке, созданной в ОЛФиИТ, самостоятельно работают аспиранты НГУ и студенты ФФ НГУ.

Сергей Кобцев подчеркивает, что при уменьшении размера атомных часов их стабильность ухудшается. Исследователи из ОЛФиИТ ориентируются на создание миниатюрных атомных часов (размером со спичечный коробок), поэтому работают над повышением контрастности резонанса, от которой напрямую зависит стабильность стандарта частоты.

Выявленный эффект задержки просветления паров рубидия относительно управляющего сигнала обуславливает изменение ширины и формы резонанса в зависимости от частоты сигнала. Детальное изучение нового эффекта позволило исследователям НГУ найти оптимальный режим формирования резонанса, при котором достигается наибольшая стабильность атомного стандарта частоты.

Часть экспериментальных работ, связанных с атомными часами, поясняет Сергей Кобцев, выполняется в лаборатории квантовых систем Междисциплинарного квантового центра ФФ НГУ. Эта лаборатория была создана в прошлом году и в настоящее время специализируется только на исследованиях и разработках, связанных с атомными часами:

Работы этого направления пока поддерживаются в режиме небольшого посевного финансирования, мы надеемся привлечь больше средств на работы этой тематики за счет грантов и договоров. Атомные часы широко применяются в навигации для точного определения положения автомобилей, самолётов, ракет, в системах спутниковой и наземной телекоммуникации, в других приложениях. Мы чувствуем большой интерес к нашим работам этой тематики как в России, так и за рубежом. Два года подряд нам предоставляют возможность рассказать о результатах наших исследований в области атомных часов на крупнейшей мировой конференции по фотонике Photonics West, молодые ученые НГУ Сергей Хрипунов и Даба Раднатаров выступили с приглашённым и устным докладом соответственно в прошлом и в этом году.

На Международной научной студенческой конференции (МНСК), которая пройдёт в НГУ в апреле этого года, три студента ФФ НГУ — Иван Попков, Валерий Андрюшков, Татьяна Стещенко — представят результаты экспериментальных исследований прототипа атомных часов, созданного в ОЛФиИТ.

Анастасия Аникина

Похожие новости

  • 05/03/2018

    НГУ запускает новые онлайн-курсы по химии на Coursera

    ​Новосибирский государственный университет запускает три новых онлайн-курса на образовательной платформе Coursera: «Физическая химия», «Неорганическая химия» и «Органическая химия». Обучение начнется 26 марта.
    490
  • 27/04/2016

    Руководитель радиационного центра ИЯФ СО РАН - об электронной пастеризации продуктов

    Радиационный центр Института ядерной физики СО РАН и Новосибирского государственного университета был открыт в июле 2014 года. С начала 2016 года на территории России и ряда стран СНГ разрешено использовать холодную электронную пастеризацию пищевых продуктов.
    2410
  • 20/05/2016

    Сибирский биофизик разработал компьютерную программу для оптических исследований межзвёздной пыли и клеток крови

    Биофизик Новосибирского государственного университета Максим Юркин занимается развитием метода дискретных диполей.  На его основе учёный разработал универсальную компьютерную программу ADDA, одним из приложений которой является моделирование светорассеяния биологическими клетками (в частности, клетками крови человека и бактериями).
    1842
  • 15/06/2018

    Новосибирские ученые помогли уточнить возраст археологического памятника на Северном Кавказе

    ​Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ) определили возраст археологических находок, обнаруженных в ходе работы Закубанской экспедиции Государственного Эрмитажа в скальном навесе на ручье Мешоко (начальник – Сергей Осташинский).
    419
  • 12/05/2016

    Ученые представили результаты анализа всех доступных данных по измерению осцилляций Bs-мезонов

    Коллектив ученых из эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере, в состав которого входит группа из Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики СО РАН, выяснил, с какой вероятностью B0s-мезон, состоящий из прелестного антикварка и странного кварка, превращается в свою античастицу и наоборот.
    1196
  • 25/04/2016

    Новосибирский физик разрабатывает датчики углекислого газа на основе свето- и фотодиодов

    ​Молодой ученый Института физики полупроводников СО РАН, магистрант​ НГУ Карапет Элоян занимается разработкой датчиков углекислого газа на основе свето- и фотодиодов с использованием антимонидов индия и алюминия.
    1758
  • 02/02/2017

    Стратегические академические единицы НГУ в журнале «Наука из первых рук»

    Вышел очередной номер журнала «Наука из первых рук». Ряд статей посвящен работам, которые ведутся в рамках Стратегических академических единиц Новосибирского госуниверситета. Тема номера — «Грани науки будущего».
    919
  • 29/03/2018

    Новосибирские ученые разработали уникальный метод изучения химических реакций в кристаллах

    ​В журнале Royal Society of Chemistry, Chemical Science вышла статья сотрудников и преподавателей кафедры химии твердого тела НГУ и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, посвященная использованию количественных прецизионных измерений изгиба кристалла в ходе фотопревращения при различных температурах для определения кинетических параметров превращения: энергии активации, константы скорости, коэффициента обратной связи и других.
    544
  • 04/08/2017

    Новосибирские ученые исследуют новые типы волоконных лазеров для линий связи

    Ученые НГУ, выигравшие грант Российского научного фонда (РНФ), намерены создать новый тип волоконных лазеров для высокоскоростных линий связи. Успешная реализация проекта позволит применить разработанные лазеры в качестве задающих источников информационного сигнала в телекоммуникационных системах на основе суперканалов.
    1092
  • 22/08/2018

    Учеными впервые запечатлены флуктуации при квантовом фазовом переходе

    Физики впервые смогли напрямую зафиксировать локальную динамику системы, которая совершает квантовый фазовый переход, — аналог таких процессов, как конденсация и кристаллизация. В результате ученые пронаблюдали квантовый аналог пузырей пара, которые появляются в воде во время кипения.
    293