![]() |
![]() |
![]() |
|||||||||||||||||
Немецкие физики улучшили квантовый гироскоп
Исследователи уже довольно давно используют атомные интерферометры для точных измерений силы тяжести и вращения. Усовершенствования этой технологии могут быть полезны для оценки скорости дрейфа континентов, сейсмических сдвигов, а также для уточнения данных навигационных систем, в частности, на основе GPS. На данный момент наиболее точные измерения скорости вращения Земли обеспечивают большие аппараты, но интерферометры на холодных атомах в перспективе могут преобразиться в высокоточные портативные устройства. Классический интерферометр использует световые волны. К примеру, в интерферометре Маха-Цандера наполовину посеребренное зеркало («светоделитель») расщепляет импульс света, посылая лучи в разных направлениях. Затем импульсы отражаются от зеркал, которые направляют их на второй светоделитель, где и фиксируется итоговый световой поток (иными словами, траектории двух лучей формируют ромб). Если один из лучей прошел немного большее расстояние из-за вращения установки, волны будут немного сдвинуты по фазе друг относительно друга, т.е. они частично компенсируются в точке встречи. Чувствительность такого интерферометра зависит от длины волны, таким образом, исследователям удается существенно повысить точность, используя атомы, чей квантовый характер определяется значительно более короткими волнами. В одной из конструкций атомного интерферометра облако холодных атомов запускается по горизонтали и взаимодействует с серией из трех лазерных импульсов, когда проходит через исследуемую область. Лазерные импульсы в данном случае играют роль светоделителя и зеркал. Первый импульс переводит атомы в комбинацию двух состояний: отклонения направо и налево относительно «нулевого» состояния. Второй импульс отклоняет оба облака обратно (навстречу друг другу), а третий обеспечивает подготовку облака к измерению числа атомов в возбужденном состоянии. В атомном интерферометре используется волна, представляющая собой осциллирующую вероятность атома находиться в возбужденном состоянии (а не осциллирующее электромагнитное поле, как в оптическом интерферометре). Поскольку Земля вращается, одно из атомных облаков пройдет больший путь, нежели другое, что повлечет за собой изменение количества атомов в возбужденном состоянии. Одним из основных источников ошибок ранее созданных атомных интерферометров было то, что атомные облака проходили довольно большие расстояния, находясь в возбужденном состоянии. Иными словами, на результат могли повлиять внешние силы (магнитные поля), создающие шум в измерениях. Группе исследователей из Leibniz University of Hannover (Германия) удалось снизить уровень этого шума, изменив схему эксперимента таким образом, чтобы оба атомных облака большую часть времени находились в основном состоянии (не возбужденном), так что их не затрагивали внешние силы. Для этого команда использовала несколько атомных импульсов в каждой из трех точек взаимодействия, что обеспечивало только короткие переходы между двумя состояниями. Используя свою вариацию методики, исследователи измерили скорость вращения Земли с точностью около 1%. Основываясь на полученных данных, ученые говорят, что их метод в два раза чувствительнее, нежели существующие на сегодняшний день гироскопы на холодных атомах. Более того, они считают, что могут увеличить точность своего прибора, используя при этом конструкцию площадью в 40 кв. мм (что много меньше по сравнению с 16 кв. м, необходимыми сегодня для наиболее чувствительных гироскопов). Подробные результаты работы опубликованы в журнале Physical Letters Review.
Также по теме:
Источники: |
самое популярное
самое важное
плацебо биолюминесценция многощетинковый червь одонтосиллис силлид цитология полимеризация ЦОГ-1 маммография вакансия биоэлектроника зонд сонная болезнь LADEE полярные кратеры ТОРС SARS влажность клещ ККГЛ нановесы животное переход порок MTC царапина царапанье европеец пробка автомобиль дорога new shepard бета-клетка tmem27 bace2 полоний стокс эйнштейн шифрование matbasic магнитооптика укладка APKC-CBP CBP металинза MOSFET UTSOI сфинголипид сфингозинкиназа аэрогель
самое читаемое
медицина вирус диофантово уравнение детектор НАСА ESA рак ДНК белок земля мозг океан геном креветка эмоция самооценка подсолнечник вино графен диагностика ЯМР нанотехнология общество школа эйлер matematica америка сенсор биосенсор микротрубка марс вода генетика ESA обучение климат наследственность родословная цвет зрение загрязнение феникс кислотность память информация подсознание психология культивирование сердце ресвератрол
самое интересное
aquarius falcon heavy звук NOTES холера дизентерия НДМ-1 штрих-код phycomyces blakesleeanus плод роды мать ЮГ50 лилия цветение сафинамид дискинезия фуран капсула резонатор адсорбат мета-материал аминокислота лизин хумана ШОС ЛАГ циклон-4 украина бразилия микрофлора станок гуттенберг нончастица STEM тубулин TTL оже NPP БАВ рацион взрыв cfr sierra nevada dream chaser strf парк-медиа ВИО NOTCH |
||||||||||||||||||
|
|