Una fuente atómica mide una transición hiperfina atómica al dejar que una nube de átomos enfriados por láser caiga a través de una región de interacción bajo la influencia de la gravedad. La nube atómica se enfría y se empuja hacia arriba mediante un láser de contrapropagación en una configuración de melaza óptica . La transición atómica se mide con precisión con microondas coherentes mientras los átomos pasan a través de la región de interacción. La transición medida se puede utilizar en una medición de reloj atómico con alta precisión. [1]
La medición de la transición atómica en una fuente atómica utiliza el método de Ramsey . [2] A grandes rasgos, el método de Ramsey implica exponer una nube de átomos a un breve campo electromagnético de radiofrecuencia (rf); esperar un tiempo T ; exponer brevemente la nube al campo de rf de nuevo; y luego medir qué fracción de los átomos en la nube han sido impulsados desde el estado inicial al estado final. [2] Cuando la frecuencia del campo de rf es resonante con la transición atómica, los átomos se detectan en el estado final. [2] La frecuencia de microondas se barre a través de la transición atómica a lo largo de muchas mediciones repetidas. [3]
La precisión del método de Ramsey es inversamente proporcional al tiempo de espera T de la nube. [2] El uso de una fuente atómica con una nube atómica enfriada permite tiempos de espera del orden de un segundo, lo cual es mucho mayor que lo que se puede lograr al realizar el método de Ramsey en un haz atómico caliente , que puede tener tiempos de interacción del orden de decenas de microsegundos. [2] Esta es una razón por la que NIST-F1 , un reloj de fuente de cesio, [4] con una inestabilidad fraccionaria de puede mantener el tiempo con mayor precisión que los relojes atómicos que usan haces atómicos interrogativos, por ejemplo, el reloj de haz de cesio NIST-7 , con una inestabilidad fraccionaria de . [5]
La idea de la fuente atómica fue propuesta por primera vez en la década de 1950 por Jerrold Zacharias . [6] [7] Zacharias intentó implementar una fuente atómica utilizando un haz térmico de átomos, bajo el supuesto de que los átomos en el extremo de baja velocidad de la distribución de Maxwell-Boltzmann serían de energía suficientemente baja para ejecutar una trayectoria parabólica de tamaño razonable. [8] Sin embargo, el intento no tuvo éxito porque los átomos rápidos en un haz térmico golpearon a los átomos de baja velocidad y los dispersaron. [8]
