مشاوره رایگان تحصیلی
منو

یک ژیروسکوپ کوانتومی بهتر

+ 76
رأی شما
- 32

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

+ 76
رأی شما
- 32



www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● 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
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
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
اگر زمان وجود نداشت چه می شد،پیامد های آن چیست؟ (64 پاسخ)
ماشين زمان كي ساخته مي شود؟ (71 پاسخ)
نحوه کار برقگیر (0 پاسخ)
تفاوت جاذبه با گرانش چیست؟ (42 پاسخ)
خم کردن پرتو نور (13 پاسخ)
چرا ابرها سفید هستند؟ (7 پاسخ)
بسط سامرفلد و اثبات آن (0 پاسخ)
ارشد فیزیک پیام نور (1 پاسخ)
نظریه نسبیت قانون بقای جرم و پایستگی انرژی را نقض می‌کند؟ (2 پاسخ)
آیا ریل‌های قطارهایی که مگلو نیستند هم آهنربا می‌شوند؟ (1 پاسخ)
فرمول برای تعیین قدرت عدسی (1 پاسخ)
باردار کردن رسانا با باطری (0 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (221 پاسخ)
ابهام در مورد اصل فرما (اصل کمترین زمان) (4 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (975 پاسخ)
معرفی کانال های تلگرام فیزیک (9 پاسخ)
نیروی محرکه القایی در میدان مغناطیسی (0 پاسخ)
فیزیک کوانتوم (0 پاسخ)
جنس فضا زمان از چیست؟ (25 پاسخ)
چرا آذرخش در هوای آفتابی رخ نمیده؟ (6 پاسخ)
به طور کلی مفهوم انتگرال سه گانه چیست؟ (1 پاسخ)
فضای آنتی دوسیتر (1 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (98 پاسخ)
نقش نوع جریان AC یا DC در روشن شدن یا نشدن لامپهای ال ای دی (2 پاسخ)
ذره تاکیون (5 پاسخ)
زمین تخت گرایان (110 پاسخ)
دستگاه بیضوی (0 پاسخ)
رابطه میانگین قند خون سه ماهه انسات با اعداد پی ,فی ؛ ایی (0 پاسخ)
دستگاه مختصات راستگرد یعنی چی؟ (7 پاسخ)
اطلاعاتی جامع درباره فرکانس (7 پاسخ)
کتاب مناسب برای تانسورها و جبر برداری (0 پاسخ)
محاسبه ی مساحت بدن انسان برای تجویز دقیق دارو ها (2 پاسخ)
کتابی مناسب درباره نسبیت (8 پاسخ)
سرعت نور با سریهای عددی (0 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (224 پاسخ)
دوربین دو چشمی بخرم یا تلسکوپ ؟ (10 پاسخ)
تاثير ميدان هاي الکتريکي و مغناطيسي بر نور (30 پاسخ)
حل مسائل فیزیک هسته ای کنت کرین (22 پاسخ)
منظور پروفسور حسابی از بی نهایت بودن ذرات چه بوده؟ (39 پاسخ)
محاسبات کوانتومی (2 پاسخ)
پستی و بلندی‌های زمین به روایت ماهواره‌های آلمانی (2 پاسخ)
مسئله: برخورد ناکشسان دو قمر و افزایش جرم سکون (0 پاسخ)
انتگرال خطی (5 پاسخ)
طراحی یک تست ژنتیکی برای شناسایی زودهنگام خطر حمله قلبی (0 پاسخ)
تقسيم كردن يك زاويه به سه قسمت مساوي (56 پاسخ)
معمای وزنه ۳ کیلویی و اندازه‌گیری یک کیلوگرم گندم با ترازو (17 پاسخ)
فرمول ریاضی برای درمان کمبود ویتامین دی (2 پاسخ)
عدد طلایی و سیارات (2 پاسخ)
بردار مکان در سایر دستگاه ها (8 پاسخ)
فرمولی برای تمام ابعاد وجودی کره ! (2 پاسخ)
نوبل پزشکی به کاشفان شیوه جدید مقابله با سرطان تعلق گرفت (0 پاسخ)
اصطکاک چگونه انرژی گرمایی تولید میکند؟ (59 پاسخ)
عدد پی تغییر کرد! (21 پاسخ)
استفاده از اثرات میدان مغناطیسی برای چرخیدن دائم جسم (2 پاسخ)
خروج زمین از مدار گردش خود (1 پاسخ)
نسبیت، انرژی و ماده (1 پاسخ)
شمارا بودن اعداد گویا (0 پاسخ)
درهم تنیدگی کوانتومی تک ذره (3 پاسخ)
جـنـگنـده ها و اســلحــه های بــرتــر (106 پاسخ)
بیشترین دمای ممکن در هستی (3 پاسخ)
مقالات فیزیک
همکاری انسان و هوش‌مصنوعی برای پیروزی در یک بازی سخت
با ساعت‌های مغزتان آشنا شوید.
ستاره‌شناسان وسعت دقیق کهکشان بچه‌قورباغه را آشکار کردند.
چرا انرژی خورشیدی از همیشه ارزان‌تر شده است؟
اخترشناسان ابرنواختر خاصی را شناسایی کردند.
چقدر تحقیقات روان‌شناسی صحیح و قابل اطمینان هستند؟
پاسخی که می‌تواند ۹۵درصد باقیمانده از جهان را توضیح دهد!
درباره‌ی خانه‌های هوشمند آینده، چه می‌دانیم؟
رمزگشایی از مکانیسم یادآوری و فراموشی
ارزش موقعیت مکانی، در امید به زندگی انسان‌ها
ستارگان در کیهان چگونه شکل می‌گیرند؟
باکتری‌های روی پوست ما، معمولی و کُشنده!
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی چهار
چرا غروب خورشید در مریخ آبی‌رنگ است؟
روشی موثر و بدون‌درد برای دارورسانی به چشم
زمین با چه مصائبی دست و پنجه نرم می‌کند؟
سبک زندگی عاملی مهم در ابتلا به دیابت نوع ۲
تجزیه‌ی ترکیبات شیمیایی با کاتالیزوری جدید
فرصتی برای رصد دنباله‌داری درخشان در آسمان شب
نگرانی‌ دانشمندان از مصرف بالای سیگار الکترونیکی!
زمین‌شناسان، گودال بزرگی را در گرینلند پیدا کردند.
سریع‌ترین ماشین شبه مغز با یک میلیون پردازشگر
نور آبی، احتمال ابتلا به بیماری‌های قلبی را کاهش می‌دهد.
نگاهی نزدیک به زندگی نئاندرتال‌ها
یافته‌ی جدید ناسا درباره‌ی سپر مغناطیسی زمین
ارتباط تشعشعات رادیویی با سرطان
ناسا محل فرود مریخ‌نورد بعدی را اعلام کرد.
چرا سینه‌های زنان، بزرگ‌تر از سینه‌ی مردان است؟
کم‌آبی بدن می‌تواند عاملی برای بدخوابی در بزرگسالاتن باشد.
چگونه طلا را در دمای اتاق ذوب کنیم؟
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 ابزاری ۶۰۰۰ ساله در خانه‌ی رئیس‌ جمهور آمریکا! (0+)
ردیابی دنیاهای پنهان، در ژرفای کیهان (0+)
پیشرفته شدن هوش مصنوعی چقدر خطر دارد؟ (0+)
ساخت پلیمری جدید با قابلیت خودتعمیری! (0+)
بیت‌کوین باعث گرمایش زمین تا ۲ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌شود؟! (0+)
غیرواقعی یا حقیقت؟ تکلیف مشاهدات یوفوها چیست؟ (0+)
سرنخ‌هایی برای حل رازی قدیمی در منظومه‌ی شمسی! (0+)
راهی علمی برای احیای باکتری‌های روده‌ای (0+)
کشف موزاییکی باستانی مربوط به عصر رومیان (0+)
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی یک (0+)
تاثیر مصرف لبنیات قبل از خواب (0+)
سیاهچاله‌ی مرکز کهکشان‌ راه‌شیری، تنها نیست! (0+)
روشی برای بهبود تشخیص بیماری‌ها در بدو تولد (0+)
تهدیدی جدی برای سیاره‌های فراخورشیدی (0+)
به راستی چه کسی این قطعه یخ عظیم را با این دقت، برش داده؟ (0+)
ادامه ...