СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Реализована схема измерения гравитационного смещения частоты водородных часов при их перемещении между двумя точками, расположенными на разных ортометрических высотах с одновременной передачей сигнала через радио- и оптоволоконную линии связи.

Практический интерес к исследованиям гравитационного смещения частоты квантовых стандартов связан с необходимостью его учета для повышения точности в навигационных спутниковых системах. Такие измерения выполнялись с помощью космического канала синхронизации по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем. Особенно это стало актуальным при повышении метрологических характеристик квантовых стандартов частоты и времени, в частности, с использованием транспортируемых часов на основе оптических решеток при передаче сигнала через волоконно-оптические линии связи. С другой стороны, с использованием квантовых часов выполняются измерения разности ортометрических высот с использованием метода релятивистской синхронизации и одновременного использования эффекта крас-ного смещения стандарта частоты вследствие замедления времени в гравитационном поле и эффекта красного смещения фотонов, преодолевающих гравитационное поле.

В настоящей работе представлены результаты измерения гравитационного смещения частоты водородных часов при их перемещении между двумя точками, расположенными на разных ортометрических высотах с передачей сигнала через оптоволоконную линию связи и по радиоканалу. В первом случае по оптоволоконной линии связи передавалось излучение диодного лазера на длине волны 1,5 мкм, амплитудно-модулированное сигналом от транспортируемых водородных часов на частоте 10 МГц, когда в качестве репера использовались стационарные водородные часы. Передача по радиоканалу осуществлялась по коаксиальному радиочастотному кабелю. Измерения проводились на территории Западно-Cибирского филиала ФГУП «ВНИИФТРИ».

1. Pound R.V., Rebka Jr. G.A. Gravitational red-shift in nuclear resonance // Physical Review Letters. – 1959. – Vol. 3 (9). – P. 439–441.

2. Pound R.V., Rebka Jr. G.A. Apparent weight of photons // Physical Review Letters. – 1960. – Vol. 4 (7). – P. 337–341.

3. Pound R.V., Snider J.L. Effect of gravity on nuclear resonance // Physical Review Letters. – 1964. – Vol. 13 (18). – P. 539–540.

4. Ashby N. Relativity in the global positioning system // Living Reviews in Relativity. – 2003. – Vol. 6. – Art. 1. – P. 1–42. – DOI: 10.12942/lrr-2003-1.

5. Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks / M. Takamoto, I. Ushijima, N. Ohmae, T. Yahagi, K. Kokado, H. Shinkai, H. Katori // Nature Photonics. – 2020. – Vol. 14 (7). – P. 411–415. – DOI: 10.1038/s41566-020-0619-8.

6. Real-time geopotentiometry with synchronously linked optical lattice clocks / T. Takano, M. Takamoto, I. Ushijima, N. Ohmae, T. Akatsuka, A. Yamaguchi, Y. Kuroishi, H. Munekane, B. Miyahara, H. Katori. – ArXiv preprint. – URL: https://arxiv.org/pdf/1608.07650 (accessed: 28.11.2024).

7. Delivery of high-stability optical and microwave frequency standards over an optical fiber network / J. Ye, J.-L. Peng, R.J. Jones, K.W. Holman, J.L. Hall, D.J. Jones, S.A. Diddams, J. Kitching, S. Bize, J.C. Bergquist // Journal of the Optical Society of America B. – 2003. – Vol. 20 (7). – P. 1459–1467.

8. Geopotential measurements with synchronously linked optical lattice clocks / T. Takano, M. Takamoto, I. Ushijima, N. Ohmae, T. Akatsuka, A. Yamaguchi, Y. Kuroishi, H. Munekane, B. Miyahara, H. Katori // Nature Photonics. – 2016. – Vol. 10. – P. 662–666. – DOI: 10.1038/nphoton.2016.159.

9. Geopotential difference measurement using two transportable optical clocks’ frequency comparisons / D. Liu, L. Wu, Ch. Xiong, L. Bao // Remote Sensing. – 2024. – Vol. 16. – P. 2462–2477.

10. Geodesy and metrology with a transportable optical clock / J. Grotti, S. Koller, S. Vogt, et al. // Nature Physics. – 2018. – Vol. 14. – P. 437–441. – DOI: 10.1038/s41567-017-0042-3.

11. A clock network for geodesy and fundamental science / C. Lisdat, G. Grosche, N. Quintin, et al. // Nature Communications. – 2015. – Vol. 7. – P. 1038–1051. – DOI: 10.1038/ncomms12443.

12. High-accuracy coherent optical frequency transfer over a doubled 642-km fiber link / D. Calonico, E.K. Bertacco, C.E. Calosso, C. Clivati, G.A. Costanzo, M. Frittelli, A. Godone, A. Mura, N. Poli, D.V. Sutyrin, G. Tino, M.E. Zucco, F. Levi // Applied Physics B. – 2014. – Vol. 117. – P. 979–986.

13. Фатеев В.Ф., Рыбаков Е.А. Экспериментальная проверка квантового нивелира на мобильных квантовых часах // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. – 2021. – Т. 496. – С. 41–44. – DOI: 10.31857/S2686740020060097.

14. Фатеев В.Ф. Релятивистская теория и применение квантового нивелира и сети «Квантовый футшток» // Альманах современной метрологии. – 2020. – № 3. – С. 11–52.

15. Воскобойников Ю.Е. Частотная модель сглаживающего кубического сплайна и ее характеристики // Современные наукоемкие технологии. – 2020. – № 5-1. – С. 18–23.