مشاوره رایگان تحصیلی
منو

یک ژیروسکوپ کوانتومی بهتر

+ 118
رأی شما
- 42

نسخه‌ی بهبود یافته از ژیروسکوپ اتم سرد می‌تواند به ابزارهایی قابل حمل و فوق دقیق برای جهت‌یابی و آزمودن فیزیک بنیادی منجر شود.

آشکارسازی چرخش. در ژیروسکوپ اتم سرد، اتم‌ها مانند موج عمل کرده، در دو مسیر (زرد) حرکت می‌کنند و توسط پالس‌های لیزر (قرمز) مورد هدف قرار می‌گیرند. در طراحی جدید، در هر سه نقطه‌ی برهمکنش به جای یک تک پالس، چندین پالس لیزر وجود دارد. این پالس‌های اضافی حالت‌های اتمی را تحت تاثیر قرار داده و اتم‌ها را در بیشتر طول مسیرشان در یک حالت نگه می‌دارند که نوفه noise را کاهش می‌دهد. تداخل موجی آشکارسازی شده در سمت راست این طراحی، می‌تواند آهنگ چرخش زمین را با دقت 1% تعیین کند.
یک طراحی بهبود یافته از دستگاه اندازه‌گیری چرخش بر اساس ابرهای اتم سرد، حساسیتی دو برابر نسبت به ابزارهای مشابه داشته و به گفته‌ی سازندگانش می‌تواند با ارتقاءهای بعدی در زمره‌ی بهترین‌های دنیا قرار بگیرد. این وسیله یک تداخل سنج اتمی است، وسیله‌ای که از طبیعت موجی اتم‌ها استفاده می‌کند و تیم تحقیقاتی از آن برای اندازه‌گیری چرخش زمین با دقتی در حدود 1% بهره برده است. آن‌ها می‌گویند چون قادریم تداخل‌سنج‌های اتمی را کوچک و قابل حمل بسازیم، از نسخه های بعدی آن می‌توان در ژیروسکوپ‌های پایدار و فوق العاده حساس در سیستم جهت‌یابی هواپیماها و کشتی‌ها استفاده کرد. این وسیله‌ها همچنین می‌توانند اندازه‌گیری دقیقی از گرانش انجام داده و اصول نظریه‌ی نسبیت را محک بزنند.

پژوهشگران تداخل سنج‌های اتمی را برای اندازه‌گیری دقیق گرانش و چرخش به کار برده‌اند. پیشرفت فناوری می‌تواند در اندازه‌گیری آهنگ رانش قاره‌ها و تغییر مکان زمین لرزه و همچنین فراهم کردن کنترل و پشتیبانی خارجی در فناوری جهت یابی مانند GPS سودمند باشد. دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌ها از چرخش زمین توسط ماشین‌های بزرگ انجام می‌شود اما تداخل سنج اتم سرد خبر از وسیله اندازه‌گیری دقیق و در عین حال قابل حمل می‌دهد.

تداخل سنج کلاسیک از امواج نور استفاده می‌کند. به عنوان مثال،‌در تداخل سنج ماخ-زندر، آینه‌ای نیم نقره اندود («شکافنده‌ی پرتو»)، یک پالس نور را به دو بخش تقسیم کرده و پرتو‌ها را به جهت‌های مختلفی می‌فرستد. سپس این پالس‌ها به آینه‌های دیگری برخورد می‌کنند  که آن‌ها را دوباره به هم نزدیک کرده در شکافنده‌ی پرتوی دومی با یکدیگر بازترکیب می‌شوند. در این قسمت نور خروجی آشکارسازی می‌شود. این دو پرتو مسیری الماس شکل را جاروب می‌کنند به طوری که هر کدام از پالس‌ها یکی از کناره‌ها را شکل می‌دهد. اگر مسیری که یکی از پرتوها طی کرده کمی بیشتر از دیگری باشد، هنگام به هم رسیدن دو پرتو امواجشان اندکی اختلاف فاز خواهند داشت و به طور جزوی یکدیگر ار خنثی می‌کنند. حساسیت یک تداخل سنج به طول موج بستگی دارد، بنابراین محققان با استفاده از اتم‌ها که ذات کوانتومی‌شان طول موج‌های بسیار کوتاهتری ایجاد می‌کند دقت را به مقدار زیادی بالا برده‌اند.

در یکی از نسخه‌های تداخل سنج اتمی، ابری از اتم‌های سرد به طور افقی حرکت کرده و در حینی که محدوده مورد نظر را جاروب می‌کند به وسیله‌ی ردیفی از سه پالس لیزر مورد هدف قرار می‌گیرد. پالس لیزر نقش آینه‌ها و دو شکافنده‌ی پرتو در تداخل سنج نوری را بازی می‌کند. اولین پالس، اتم‌ها را به ترکیب کوانتومی از دو وضعیت می‌برد: 1- انحراف به چپ در حالت پایه و 2- انحراف به راست در یک حالت برانگیخته. پالس دوم، دو ابر را دوباره به سمت هم آورده و حالت‌های کوانتومی آن‌ها را با هم عوض می‌کند و سومین پالس هم دو ابر را با یکدیگر ترکیب می‌کند تا آماده‌ی اندازه‌گیری تعداد اتم‌ها در حالت برانگیخته شود. در تداخل سنج اتمی، معنای موج به جای میدان الکتریکی نوسانی در تداخل سنج نوری، نوسانِ احتمالِ این است که اتم‌ها در حالت برانگیخته باشند. از آنجا که زمین می‌چرخد، یکی از ابرها اندکی بیشتر از دیگری حرکت می‌کند که منجر به حذف جزئی امواج احتمال شده و نهایتاً بر تعداد اتم‌های اندازه‌گیری شده اثر خواهد گذاشت.

یکی از منابع اصلی در خطای اندازه‌گیری تداخل سنج‌های قبلی ناشی از این بود که دو ابر در حالت‌های کوانتومی متفاوت (پایه و برانگیخته)، ‌مسافت‌ نسبتاً طولانی‌ای را طی می‌کردند. نیروهای خارجی به ویژه میدان‌های مغناطیسی می‌توانست روی ابرها اثرهای متفاوتی بگذارد و در نتیجه در اندازه‌گیری عدم قطعیت (نوفه) به وجود بیاورد. گروه تحقیقاتی به سرپرستی ارنست راسل  Ernst Rasel از دانشگاه لِیبنیز در هانوفر آلمان، با نگه داشتن ابرها در حالت پایه در بخش اعظم آزمایش، توانست این نوفه را کاهش دهد به طوری که هر دو ابر از نیروهای خارجی تاثیر یکسانی می‌پذیرفتند. این گروه از چندین پالس لیزر در هر سه نقطه‌ی برهمکنش استفاده کرد و فقط گذار کوتاهی بین دو حالت ایجاد نمود.

بر طبق اندازه‌گیری‌ آن‌ها از آهنگ چرخش زمین با دقت 1%، گروه اظهار می‌کند که این تکنیک دو برابر حساس‌تر از ژیروسکوپ‌ اتم سرد پیشرفته‌ است. این افراد معتقدند می‌توانند حساسیت دستگاه را حداقل ده برابر افزایش داده و آن را تبدیل به پهترین ژیروسکوپ مورد استفاده در حال حاضر کنند که به جای مساحت لازمِ 16 مترمربع برای حساس‌ترین ژیروسکوپ‌ها فقط به 40 میلی‌متر مربع نیاز دارد. پیتر برگ Peter Berg عضو تیم هانوفر می‌گوید همین تکنیک می‌تواند آزمایش‌هایی که در آن‌ها تداخل سنج با جهت عمودی برای آزمودن هم ارزیِ گرانش و نیروهای لختی، یعنی اصل محوری نسبیت، به کار می‌روند را هم بهبود ببخشد. به گفته‌ی هالگر مولر Holger Müller از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، چنین کاری با کاهش یکی از دلایل مهم خطا در تداخل سنج‌های اتمی می‌تواند فناوری را از محدوده‌ی آزمایشگاهی خارج کرده و به استفاده‌ی عمومی‌تر آن کمک کند.

تحقیق مذکور در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

psi.ir

+ 118
رأی شما
- 42



www.HUPAA.com
محک
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● تحصیل در کانادا
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
سگال - موسسه خیریه حمایت از کودکان فلج مغزی
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
دانشجویان فوتونیک و مهندسی اپتیک و لیزر خود را معرفی کنید (27 پاسخ)
چرا دو خط موازی به هم میرسند؟ (18 پاسخ)
کاربرد پلاسما بین دو میدان الکتریکی (0 پاسخ)
درخواست پیشنهادات شما در مورد بدست آوردن مقدار زیادی الکترون (2 پاسخ)
بازتاب نور و طیف رادیویی (1 پاسخ)
ماشين زمان كي ساخته مي شود؟ (73 پاسخ)
با بازگشت به گذشته اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مردود می شود (7 پاسخ)
بيگانه ها (12 پاسخ)
تفاوت جریان فوکو و ادی (2 پاسخ)
هم ارزی فرم موج ساده (11 پاسخ)
گرافین (0 پاسخ)
راکتور هسته ای چگونه کار می کند؟ (2 پاسخ)
ترازوی پیچشی (6 پاسخ)
برانگیخته شدن الکترون (2 پاسخ)
چرا پروتون، الکترون را جذب می‌کند؟ (2 پاسخ)
خم کردن پرتو نور (14 پاسخ)
طناب آویزان از دو نقطه (6 پاسخ)
راه حلی آسان برای یافتن اعداد اول (12 پاسخ)
راز آهنربا (0 پاسخ)
اثبات متوازی (1 پاسخ)
گالری عکس آسمان (646 پاسخ)
درخواست مشاوره از دوستانی که فیزیک خوندن (52 پاسخ)
بهترین روش ذخیره انرژی چیست؟ (10 پاسخ)
آهنگ لحظه ای تغییر چیست؟ (7 پاسخ)
سوال در مورد ترانس افزاینده ولتاژ (1 پاسخ)
نظریه گرانش حرکتی (46 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار فيزيك... (81 پاسخ)
فضای دوگان چیست؟ (0 پاسخ)
زمان و اتم (1 پاسخ)
حرکت ذره باردار در میدان الکتریکی و مغناطیسی ثابت (7 پاسخ)
حرکت بر اساس خمش فضازمان (1 پاسخ)
محاسبه خط ترمز خودرو (19 پاسخ)
نیمه رسانا (10 پاسخ)
قطار انیشتین (19 پاسخ)
ردیف هفتم جدول تناوبی تکمیل شد (2 پاسخ)
فرمول طلایی (0 پاسخ)
اندازه حرکت، انرژی (3 پاسخ)
دافعه قطب های آهنربا (2 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (16 پاسخ)
ممان الکتریکی و مغناطیسی (4 پاسخ)
پرواز بر روی ماه (10 پاسخ)
پرسشهایی درباره ی بالن ها (13 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (984 پاسخ)
مسئله ی سیملوله (5 پاسخ)
خطوط میدان الکتریکی (4 پاسخ)
پذیرش برای دوره کارشناسی در رشته فیزیک (1 پاسخ)
سوال در مورد جریان الکتریکی (5 پاسخ)
اتصال کوتاه خروجی های ژنراتور، روتور (3 پاسخ)
نظریه ی غلظت (68 پاسخ)
زمین تخت گرایان (168 پاسخ)
منظور معادله E=mc2 چیه؟! (1 پاسخ)
جزئیات الکترون و ... (8 پاسخ)
فنر در میدان الکتریکی (سوالی نسبیتی) (4 پاسخ)
شروع یادگیری فیزیک برای علاقه مندان (28 پاسخ)
فرق ایزوتوپ پایدار و ایزوتوپ ناپایدار چیست؟ (6 پاسخ)
آموزش فرمول نویسی در هوپا با Mathjax (1 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (27 پاسخ)
روش دقیق بدست آوردن ثابت هابل (7 پاسخ)
پارادوکس فوتو الکتریک (23 پاسخ)
تصاویر نجومی (2000 پاسخ)
مقالات فیزیک
میکروب‌ها مریخ را قابل سکونت می‌کنند
روشی خوشمزه برای لاغر شدن
رابطه‌ی عاطفی گربه‌های خانگی با صاحبانشان چگونه است؟
چطور از شر جوش سرسیاه خلاص شویم؟
آیا ناهید در گذشته قابل سکونت بوده است؟
نانولیزرها چگونه به درمان بیماری‌ها کمک می‌کنند؟
چرا بدن ما به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم شده است؟
روش درست شستن دست‌‌ها
چرا بچه‌ها به همه چیز توجه می‌کنند؟
اثر کوکائین بر روی مغز چیست؟
گونه‌ای ناشناخته از کوسه‌ها کشف شد!
چگونه احساس خواب آلودگی را از بین ببریم؟
زنگ خطر برای گرینلند به صدا در آمد!
آیا دوران کچل شدن مردان به پایان رسیده است؟
روش تزریقی جدید، برای درمان اچ‌آی‌وی
چطور می‌‌توانیم ‌از روزی که بیمار هستیم لذت‌ ببریم؟
ماده‌ی معدنی جدیدی درون الماس کشف شد
پژوهش‌هایی بر روی جنین ترکیبی انسان و حیوان
قرار گرفتن در معرض پرتوهای کیهانی چه عواقبی دارد؟
چطور با کودکان به سفرهای طولانی برویم؟
چگونه درد را در پوست خود احساس می‌کنیم؟
روده و مغز باعث پُرخوری و چاقی شما می‌شوند
سنتز نوع جدیدی از مولکول کربن
چطور یک مادر خوب باشیم؟
قدمت استفاده از ابزار سنگی ۱۰هزار سال جابه‌جا شد!
ستاره‌ها در کجای جهان اولیه متولد شدند؟
چرا زنان باردار نباید الکل مصرف کنند؟
چطور به طور طبیعی جای جوش را از بین ببریم؟
کشف بقایای پنگوئن غول‌پیکر باستانی در نیوزلند
چگونه می‌توان ماه را از خورشید درخشان‌تر دید؟
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
کشف یک دنباله‌دار جدید با منشاء خارج از منظومه‌ی شمسی (0+)
تکنولوژی چگونه به کمک افراد معلول می‌آید؟ (0+)
چرا هنگام پیری، چاق می‌شویم؟ (0+)
چطور در مصرف آب صرفه‌جویی کنیم؟ (0+)
کامپیوتر کوانتومی گوگل، قدرتمندتر از قوی‌ترین ابر رایانه‌ی جهان! (0+)
چگونه برای دیگران جذاب باشیم؟ (0+)
دستگاهی که از تاریکی برق تولید می‌کند (0+)
این حباب‌ها در مرکز کهکشان راه‌شیری چه می‌کنند؟ (0+)
چگونه همیشه شاد باشیم؟ (0+)
ابرهای عجیب بر فراز سیاره‌ی ناهید (0+)
اجداد انسان دوره‌ی شیردهی طولانی‌تری داشته‌اند (0+)
نقش انسان‌ها در تغییر آناتومی مغز سگ‌ها (0+)
کشف دو گونه سمندر غول‌پیکر (0+)
کشف سنگین‌ترین ستاره‌ی نوترونی (0+)
دانشمند ایرانی مضرات آنتی‌بیوتیک‌ها برای قلب را شرح می‌دهد (0+)
ادامه ...