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超精确时钟技术赢得了300万美元的物理学vwin快乐彩突破奖

光学格子时钟可以帮助研究人员在许多潜在的应用中检测所谓的卡引力波中的涟漪。 (图片来源:C. Henze/NASA Ames研究中心)

两位物理学家只是抓住了300万美元,以帮助开发一个超精确的时钟,可以让科学家学习和探索宇宙就像以前永远一样。

Hidetoshi Yatori和Jun Ye赢得了2022年的基本物理突破性奖品“对于杰出的发明贡献和光学格子时钟的开发,这使得能够精确地测试基础自然法则,“今天宣布的突破奖代表(9月9日)。

Yatori位于东京大学和日本的riken研究院,Ye致电科罗拉多大学博尔德和国家标准和技术家园。vwin快乐彩DUO独立工作,将分享300万美元的奖项。

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Yatori和Ye的研究是创造光学晶格时钟的关键,突破奖的代表表示,这种时钟将计时精度提高了1000倍。如果运行300亿年,这种新手表的损耗将不到1秒——超过2倍宇宙的年龄

光学格子时钟是超越传统的进化步骤原子钟,基于由电激励原子中的电子制成的量子跳线。实际上,“一秒钟”是官方定义作为9,192,631,770循环的辐射循环,在铯原子中获得电子以制造量子飞跃。

原子钟最初是利用微波频率辐射来诱发这些跃迁。这是因为代替了频率比微波高10万倍的光学。“突破”的代表们说,这些更高的频率使得计时精度更高,就像摆钟摆动更快的祖父时钟一样。

Hidetoshi Yatori,2022年突破性物理学的共同获胜者。 (图片来源:矢鸟秀敏/突破奖基金会)

测量更高的频率要困难得多,但这个问题或多或少被“光学频率梳”解决了,这项技术由约翰霍尔和西奥多Hänsch开发,并为他们赢得了2005年的诺贝尔物理学奖。vwin快乐彩(霍尔是叶诗文在科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的博士导师,叶诗文在叶诗文导师退休后接手了他的实验室。)

光学频率原子钟使用锶而不是铯原子。Yatori和Ye都弄清楚如何驯服锶原子,仍然保持它们,所以可以测量它们。研究人员使用“光学晶格”,来自激光束的常设波,产生一种鸡肉形状,其井捕获原子。

叶告诉Space.com:“这几乎就像科幻小说中的牵引光束。”“你把一束牵引光束放在真空室的中央,你就可以用光把原子固定在真空室的中央。”

叶俊,2022年基础物理学突破奖的共同得主。 (图片信用:Jun Ye / Breakthough奖金)

以这种方式操纵原子可能会对它们造成足够的干扰,从而影响对精确计时至关重要的测量。正如叶诗文所说:“你在挤压这些原子。你怎么能确定他们会告诉你真相呢?”但Yatori和Ye发现,为“牵引光束”选择合适的波长可以解决这个潜在的问题。

“我们以这样的方式设计,使得这种持有这些原子的这种动作旨在不会对这两个量子状态之间的能量间距的测量来扰动,这对于时钟测量非常重要,”叶说。“所以,这几乎像免费午餐。”

这次提前有助于使光学格子钟成为现实和赢得Yatori和Ye基本物理学的突破性奖。这项技术的潜在应用是众多,不同的代表所说的。vwin快乐彩例如,光学晶格时钟可以大大提高的准确性全球定位系统以及其他卫星导航网络,使深空探测器能够被更精确地引导。

该技术还vwin快乐彩可以实现爱因斯坦的相对论的新测试 - 例如,通过允许研究人员更准确地研究重力时间扩张和其他效果。光学格子时钟可以帮助检测引力波同样,提醒研究人员对这些时空涟漪引起的微小时间变化。

重力和时间之间的联系意味着这项技术还可以帮助研究人vwin快乐彩员追踪地球上的火山和地震事件,并在外星世界寻找埋藏的海洋。光学晶格钟甚至可以帮助寻找难以捉摸的东西暗物质,你们说。

“暗物质以某种方式必须与普通物质相互作用,除了引力物理学之外,”叶说。“我们希望能够看到可能的暗物质组件的非常虚弱的签名,以便在暗物质通过时,我们在地球上知道地球上的常见问题。所以我们一直在准备这样的实验。“

图片:宇宙中的暗物质

其他奖品也是

科学和数学年度突破奖是由马克·扎克伯格和普莉希拉·陈、谢尔盖·布林、安妮·沃西基以及尤里和朱莉娅·米尔纳于2012年创立的。这是科学史上最丰厚的奖项;每一个奖项的价值几乎是一个诺贝尔奖的三倍。(诺贝尔奖现在的奖金是1000万瑞典克朗,按当前汇率约合120万美元。)

突破性奖项认识到生命科学,数学和基础物理学的开拓性研究。奖项旨在提高科学技术的文化缓存,激励儿童追求这些领域的职业,突破性的代表表示。vwin快乐彩

今年在生命科学领域颁发了3个300万美元的突破奖,其中一个奖项表彰了rna工程研究人员的工作,帮助有效的rna的快速发展2019冠状病毒病疫苗.获得了数学突破奖,Yatori和Ye分享了唯一的基础物理学奖。

突破性的奖金基金会还授予今年早期职业研究人员的额外10万美元的“新视野”奖项。其中一个是四名科学家们“在铺设的基础上的引导源的领导,以及从第一次观察到的两个碰撞中提取丰富信息的领导中子星根据今天的奖项宣布。

总共突破奖金基金会今年颁奖率授予1575万美元。您可以了解更多关于所有新宣布的获奖者的更多信息在这里

迈克墙是“在那里(Grand Central出版社,2018;卡尔·塔特插图),一本关于寻找外星生命的书。在推特上关注他@michaeldwall。请在Twitter @Spacedotcom或Facebook上关注我们。

迈克墙
迈克尔是爱达荷国家实验室的科学作家,曾在《连线》网站、《加州萨利纳斯报》和SLAC国家加速器实验室实习。徳赢 pk10他还是一名爬虫学家和野生生物学家。他拥有澳大利亚悉尼大学的进化生物学博士学位,亚利桑那大学的学士学位,以及加州大学圣克鲁兹分校的科学写作研究生证书。