Перспективные космические станции будут оснащены новейшим метрологическим оборудованием
В Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН состоялся большой доклад профессора Стефана Шиллера, работающего в университете Генриха Гейне, а также являющегося директором Института экспериментальной физики в Дюссельдорфе. В докладе «Метрология оптических частот и будущие космические полеты» был представлен обзор новейших оптических приборов и лазерных систем, разработанных его группой.
Научный коллектив проф. Шиллера осуществляет разработки в области квантовой метрологии как по фундаментальным, так и по прикладным направлениям. Научной общественности широко известен его знаменитый эксперимент, в котором был предложен чувствительный тест Лоренц-инвариантности, а именно аналог опыта Майкельсона-Морли с использованием скрещенных криогенных резонаторов, опубликованный в Physical Review Letters.
|
На фото: Блок оптических резонаторов для опыта Майкельсона-Морли
|
В работе продемонстрировано более чем десятикратное увеличение точности по отношению с предыдущим измерением, а по сравнению с оригинальным экспериментом Майкельсона и Морли чувствительность выросла в 100 миллионов раз! Для достижения столь внушительного результата два скрещенных оптических резонатора (см. на фото) были установлены во вращающемся криостате; регистрировался сигнал биений между двумя лазерами, стабилизированными относительно этих резонаторов.
Было показано, что скорость света оказывается изотропна на относительном уровне 10-17, что накладывает строгие ограничения на возможные нарушения Лоренц-инвариантности.
В своем докладе профессор Шиллер сделал основной акцент на исследованиях некоторых основополагающих принципов теории гравитации, а именно проверки гравитационного замедления времени с помощью реперов частоты, размещаемых на борту космических аппаратов. Описаны эксперименты, предлагаемые его группой в рамках планируемой миссии SOC (Space Optical Clocks, http://www.exphy.uni-duesseldorf.de/optical_clock/soc2/index.php), а также на борту МКС.
С. Шиллер представил работы, проводимые в рамках коллаборации европейских институтов по созданию высокостабильных осцилляторов различного типа – стабилизированных лазеров, фемтосекундных синтезаторов оптических частот, транспортируемых атомных часов на оптических решетках. Обсуждались результаты исследования криогенных кремниевых резонаторов, показывающих превосходные значения долговременной стабильности при минимальном значении тепловых шумов, а также результаты исследования кристаллов, легированных редкоземельными ионами для эталонов частоты оптического диапазона.
В докладе были рассмотрены преимущества, возникающие при использовании оптических часов и атомных интерферометров с использованием Бозе-конденсированных атомов для исследования гравитационных эффектов. Интересной особенностью данных проектов является не только их высокая чувствительность, конкурирующая с экспериментами, где используются макроскопические массы, но и возможность исследования гравитационных эффектов на одиночных квантовых объектах. Возможно, последнее даст вклад в становление теории квантовой гравитации.
В прикладном плане исследования, проводимые под руководством проф. С. Шиллера имеют важное значение для высокоточного измерения геопотенциала Земли.
Заместитель директора ФИАН Н.Н. Колачевский дал следующий комментарий агентству ФИАН-Информ:
«Профессор С. Шиллер – великолепный организатор научных исследований, способный объединить группы из различных институтов для реализации интересных и важных научных задач. Между Институтом экспериментальной физики в Дюссельдорфе и ФИАНом подписан меморандум о сотрудничестве, открывающий возможность совместной работы над задачами по квантовой метрологии и созданию новых высокостабильных лазерных систем».
В. Жебит, АНИ «ФИАН-информ»
