Рубидиевый стандарт частоты. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Рубидиевый стандарт частоты - разновидность квантовых стандартов частоты с оптич. накачкой, относится к классу вторичных стандартов. Существуют пассивный Р. с. ч. и активный Р. с. ч. на рубидиевом квантовом генераторе. В службе времени и технике преим. находят применение пассивные Р. с. ч. Относит, нестабильность частоты находится на уровне 10^-13 за время порядка суток и 10^-12 за время порядка неск. месяцев. Малогабаритные пассивные Р. с. ч. имеют объём 10³ см³.

Активной средой в Р. с. ч. являются пары атомов ⁸⁷Rb. Используется переход S_1/2, F± = 1,

F₂ - 2, m_F = 0 между подуровнями основного состояния атомов, невозмущённая частота к-рого равна v₀ = 6834682614 Гц. Зависимость частоты рабочего перехода от магн. поля квадратична и определяется выражением v_p = v₀ + 0,08937 H² (Гц*А^-2*м²). Из-за относительно низкой частоты рабочего перехода равновесная разность населённостей его подуровней невелика и не может уверенно наблюдаться обычными методами радиоспектроскопии.

В квантовом частотном дискриминаторе пассивного Р. с. ч. для увеличения отношения сигнала к шуму при индикации рабочего перехода используются оптич. накачка и индикация. Оптич. излучение соответствующего спектрального состава (содержащее D₁F₁ и D₂F₂-компоненты D₁- и D₂-линий в спектре излучения атомов ⁸⁷Rb) действует на атомы ⁸⁷Rb, переводя их с подуровней S_1/2, F₁ основного состояния в возбуждённые состояния Р_1/2, Р_3/2, нарушая тем самым равновесное распределение атомов п существенно повышая разность населённостей подуровней рабочего перехода (населённость подуровней S_1/2, F₂ растёт, а подуровней S_1/2, F₂уменьшается). Индикацию рабочего перехода ведут в этом случае по интенсивности света накачки, прошедшего через пары атомов рубидия. Действительно кол-во света, поглощённого в процессе накачки, зависит от числа атомов на подуровне S_1/2, F₁ = 1, т_F = 0 рабочего перехода. Если в дополнение к свету накачки подействовать одновременно на атомы рубидия резонансным СВЧ-излучением на частоте рабочего перехода, то оно будет стремиться выровнять населённости, т. е. увеличить населённость подуровня S_1/2, F₁, m_F = 0. В свою очередь это приведёт к увеличению поглощения света накачки и уменьшению его интенсивности на выходе. Эта интенсивность оказывается зависящей от точности настройки частоты СВЧ-излучения на частоту рабочего перехода и, следовательно, может быть использована для его индикации.

В качестве источника света накачки в Р. с. ч. используют газоразрядную спектральную лампу с парами ⁸⁷Rb. В спектре излучения такой лампы присутствуют как нужные для накачки D₁F₁ - и D₂F₂-компоненты, так и препятствующие накачке D₁F₂- и D₂F₁-компоненты. Для устранения нежелательных компонентов свет спектральной лампы пропускают через фильтр, представляющий собой колбу с парами атомов.

Структурная схема квантового дискриминатора Р. с. ч. приведена на рис. Свет накачки от газоразрядной лампы 1 с парами атомов ⁸⁷Rb последовательно проходит через фильтр 2 с парами атомов ⁸⁵Rb, рабочую ячейку 3 с парами атомов ⁸⁷Rb и поступает на фотоприёмник 4 с предварит. усилителем 5 на частоте вспомогат. фазовой модуляции F. Для уменьшения допле-ровской ширины линии рабочего перехода рабочая ячейка содержит также смесь инертных газов при давлении неск. торр. Уменьшение уровня радиочастотной мощности на частоте v достигается путём размещения рабочей ячейки в резонаторе 6.

Литература по рубидиевым стандартам частоты

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.