Mediciones de la relación de frecuencia con una precisión de 18 dígitos utilizando una red de reloj óptico

Área de la Ciencia:

• Física atómica
• Metrología
• Física de los fundamentos

Sus antecedentes:

• Los relojes atómicos son cruciales para la tecnología y la investigación física fundamental.
• Los relojes atómicos ópticos ofrecen una estabilidad y reproducibilidad superiores (10^-18) en comparación con los relojes de microondas.
• Las mediciones precisas de la relación de frecuencia son clave para las aplicaciones de reloj óptico, pero han experimentado un progreso limitado.

Objetivo del estudio:

• Para lograr una precisión sin precedentes en las mediciones de la relación de frecuencia del reloj atómico óptico.
• Para utilizar esta precisión para mejorar las restricciones de la materia oscura bosónica ultraligera.
• Establecer una base para futuras redes avanzadas de reloj óptico.

Principales métodos:

• Funcionamiento de una red de relojes ópticos que utilizan el ion aluminio-27 (Al+), el estroncio-87 (Sr) y el iterbio-171 (Yb).
• Las mediciones de la relación de frecuencia se realizan con incertidumbres fraccionadas de 8 x 10^-18 o menos.
• Implementación de fibra óptica y un enlace de espacio libre de 1,5 kilómetros para la sincronización del reloj.

Principales resultados:

• Incertidumbres fraccionarias alcanzadas en o por debajo de 8 x 10^-18 en las mediciones de la relación de frecuencia entre los relojes ópticos Al+, Sr e Yb.
• Se obtuvieron restricciones significativamente mejoradas en el acoplamiento de la materia oscura bosónica ultraligera a los campos del modelo estándar.
• Demostró la viabilidad de una red de reloj óptico robusta utilizando diversos métodos de sincronización.

Conclusiones:

• La precisión alcanzada en las mediciones de la relación de frecuencia representa un salto sustancial hacia adelante.
• Este trabajo proporciona una nueva herramienta poderosa para la física fundamental, incluidas las búsquedas de materia oscura.
• La arquitectura de red desarrollada allana el camino para futuros sistemas de reloj óptico móvil, aéreo y remoto para geodesia y cronometraje.