Немецкие физики улучшили квантовый гироскоп

      Комментарии к записи Немецкие физики улучшили квантовый гироскоп отключены

Немецкие физики улучшили квантовый гироскоп

Несколько исследователей из Германии внесла предложение усовершенствованную конструкцию устройства для измерения вращения на базе облака холодных атомов. Предложенный инструмент имеет вдвое громадную чувствительность, чем существовавшие ранее аналоги. Устройство представляет собой ядерный интерферометр, что эксплуатирует волновую природу атомов для измерений, например, вращения Почвы.

Благодаря миниатюрным размерам в возможности подобные интерферометры в полной мере смогут употребляться в качестве чувствительных стабильных гироскопов в базе самолётов навигации и систем кораблей. Инструментарий кроме этого окажет помощь выполнить более правильные измерения силы тяжести и проверить положения теории относительности.

Исследователи уже достаточно давно применяют ядерные интерферометры для вращения и силы точных измерений тяжести.

Усовершенствования данной разработки смогут быть нужны для оценки скорости дрейфа континентов, сейсмических сдвигов, и для уточнения данных навигационных совокупностей, например, на базе GPS.

Сейчас самые точные измерения скорости вращения Почвы снабжают громадные аппараты, но интерферометры на холодных атомах в возможности смогут преобразиться в точные портативные устройства.

Хороший интерферометр применяет световые волны.

К примеру, в интерферометре Маха-Цандера наполовину посеребренное зеркало («светоделитель») расщепляет импульс света, отправляя лучи в различных направлениях.

После этого импульсы отражаются от зеркал, каковые направляют их на второй светоделитель, где и фиксируется итоговый световой поток (иными словами, траектории двух лучей формируют ромб). В случае если один из лучей прошел мало большее расстояние из-за вращения установки, волны будут мало перемещены по фазе относительно друг друга, т.е. они частично компенсируются в точке встречи. Чувствительность для того чтобы интерферометра зависит от длины волны, так, исследователям удается значительно повысить точность, применяя атомы, чей квантовый темперамент определяется намного более маленькими волнами.

В одной из конструкций ядерного интерферометра облако холодных атомов запускается по горизонтали и взаимодействует с серией из трех лазерных импульсов, в то время, когда проходит через исследуемую область.

Лазерные импульсы в этом случае играют роль зеркал и светоделителя. Первый импульс переводит атомы в комбинацию двух состояний: отклонения направо и налево довольно «нулевого» состояния. Второй импульс отклоняет оба облака обратно (навстречу друг другу), а третий снабжает подготовку облака к измерению числа атомов в возбужденном состоянии.

В ядерном интерферометре употребляется волна, воображающая собой осциллирующую возможность атома быть в возбужденном состоянии (а не осциллирующее электромагнитное поле, как в оптическом интерферометре).

Потому, что Почва вращается, одно из ядерных туч пройдет больший путь, нежели второе, что повлечет за собой изменение количества атомов в возбужденном состоянии.

Одним из главных источников неточностей ранее созданных ядерных интерферометров было то, что ядерные тучи проходили большие расстояния, бывши в возбужденном состоянии. Иными словами, на итог имели возможность воздействовать внешние силы (магнитные поля), создающие шум в измерениях.

Группе исследователей из Leibniz University of Hannover (Германия) удалось снизить уровень этого шума, поменяв схему опыта так, дабы оба ядерных тучи солидную часть времени были в основном состоянии (не возбужденном), так что их не затрагивали внешние силы.

Для этого команда применяла пара ядерных импульсов в каждой из трех точек сотрудничества, что снабжало лишь маленькие переходы между двумя состояниями.

Применяя собственную вариацию методики, исследователи измерили скорость вращения Почвы с точностью около 1%. Основываясь на взятых данных, ученые говорят, что их способ вдвое чувствительнее, нежели существующие на сегодня гироскопы на холодных атомах. Более того, они уверены в том, что смогут расширить точность собственного прибора, применяя наряду с этим конструкцию площадью в 40 кв. мм (что большое количество меньше если сравнивать с 16 кв. м, нужными сейчас для самые чувствительных гироскопов).

Подробные результаты работы размещены в издании Physical Letters Review.

Квантовая физика и её парадоксы (рассказывает физик Марцис Аузиньш)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: