BRCsF1- Chafariz atômico brasileiro: otimização e caracterizações parciais para operação como referência primaria de tempo e frequência

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Rodriguez Salas, Andres David
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Atomic fountain; Átomos frios; Chafariz atômico; Cold atoms; Franjas de Ramsey; Primary reference; Ramsey fringe; Referência primária
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-29012018-091725/

Desenvolvimentos de referências primárias em tempo e frequência são completamente necessários hoje em dia pelas vantagens de suas aplicações em pesquisas fundamentais, metrologia científica e industrial, telecomunicações, defesa, entre outras. O objetivo deste trabalho é apresentar um chafariz de átomos frios em desenvolvimento nos laboratórios da USP de São Carlos para atuar como referência primária de tempo e frequência, além das diferentes otimizações que fazem dele um sistema de alto desempenho. Primeiramente foi realizada uma mudança da mesa óptica para obter boa estabilidade no sistema óptico, além de uma alteração dos obturadores mecânicos, encarregados de interromper os feixes na sequência da operação do chafariz. O tempo de carga e o número de átomos foram melhorados neste estágio, permitindo reduzir o tempo de ciclo do sistema de tc = 5, 2 s para tc = 2 s. O conjunto de bobinas de compensação de campos espúrios externos junto ao sistema de blindagem magnética foi caracterizado, além do Campo C-Field que foi otimizado para diminuir em mais de sete vezes a variação na região de interrogação. Depois de todas as alterações, foi possível obter sinais de tempo de voo com uma relação Sinal/Ruído = 53 dB. A franja de Ramsey central tem melhor qualidade, relação sinal/ruído ≈ 200 sem médias nas medidas. Franjas laterais (mF = ±1) também foram observadas com contraste pela primeira vez neste experimento. Um cálculo da Probabilidade de Ramsey foi feito, introduzindo a distribuição de velocidades da nuvem atômica para caracterizar a franja de Ramsey e com ele estimar parâmetros como: a Temperatura da nuvem T = 6, 3 μK, a largura do pico central ΔνRamsey = 1, 69 MHz, assim como os tempos de interação τ = 0, 0239 s e o tempo de evolução T = 0, 2958 s. Além disso, a estabilidade fracional do relógio foi estimada para τ = 1 s, a qual teve um valor de σy (1s) = 1, 25 × 1013, o que é um grande ressultado desta tese. Por último, foi feita uma estimativa do deslocamento de frequência devido ao efeito de radiação de corpo negro, resultando em Δν/ν = 26,285 × 1015 com uma incerteza de 5,927 × 1017