Metrologia de tempo e frequência: relógio de feixe de césio e chafariz com átomos frios

Abstract

Esta tese faz parte de um programa de estabelecimento de metrologia científica de tempo e frequencia no Brasil. Com este objetivo, estamos desenvolvendo dois padrões de frequência atômicos: um feixe térmico de 133Cs bombeado opticamente, em funcionamento, e outro de átomos frios, em fase de conclusão. Para caracterizarmos o relógio de feixe, realizamos a medida de sua razão sinal ruído, do perfil de velocidade do feixe térmico e dos deslocamentos de frequências presentes neste padrão. A estabilidade de frequência de curto período medida neste relógio e de σ(τ) =(1.78x10-11) x τ-1/2 . O processo de construção de relógio de átomos frios (sistemas de vácuo, sistema de controle, cavidade e sintetizadores de microondas) é apresentado em detalhes This work is part of the program of the establishment of time and frequency metrology in Brazil. To realize this objective we are developing two atomic frequency standards: optically pumped cesium-beam frequency standard, currently in operation, and an atomic fountain, which is in progress. The performance of the Cs beam standard was evaluated by the measurements of the signal-to-noise ratio, velocity distribution and some major frequency shifts. The measurement short-term stability is σ(τ) =(1.78x10-11) x τ-1/2 . The atomic fountain construction process (vacuum chamber, the control system, microwave cavities and synthesizers) is described in detail