مشاوره رایگان تحصیلی
منو

یک ژیروسکوپ کوانتومی بهتر

+ 106
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

+ 106
رأی شما
- 42



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
● تحصیل در کانادا
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
مرز فیزیک کوانتوم کجاست؟ (14 پاسخ)
زمین تخت گرایان (147 پاسخ)
شبیه سازی رنگ آبی آب دریا (2 پاسخ)
انفجار بزرگ (34 پاسخ)
محاسبه گشتاور مورد نیاز بلند کردن جسم (2 پاسخ)
طولِ موجِ پرتوی بازتابی از آینه ی شتابدار (سوالی نسبیتی) (95 پاسخ)
سوال درباره حرکت نسبیتی (28 پاسخ)
نیروی پنجم؟ (0 پاسخ)
کتاب ماجراجویی های فیزیکدان قرن بیستم (4 پاسخ)
درخواست مشاوره از دوستانی که فیزیک خوندن (50 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (15 پاسخ)
درخواست معرفی منابع آموزشی جهت یادگیری برخی محاسبات (5 پاسخ)
محاسبه طول یک رول کاغذ به ضخامت و شعاع مشخص (1 پاسخ)
فاصله ی بین نقاطِ شتابدار از دیدِ ناظران لَخت (سوالی نسبیتی) (79 پاسخ)
نوسانات کوانتومی (6 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (7 پاسخ)
نظر غالب در رابطه با انبساط کیهان چیست؟ (0 پاسخ)
نظریه گرانش حرکتی و اثبات کامل آن بر اساس نظریه نسبیت عمومی (9 پاسخ)
گالری عکس آسمان (645 پاسخ)
ضرایب پتانسیل (3 پاسخ)
روش فدیف (انجام محاسبات چند جسمی) (0 پاسخ)
آیا زمان بردار است؟ (چون جهت دارد: از گذشته رو به آینده) (19 پاسخ)
نگاهی نو به زمان (33 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (26 پاسخ)
توضیح چرایی انحراف جزئی سیاره عطارد از مدار خودش (3 پاسخ)
پیش بینی آینده ساختار کیهان بر اساس نظریه گرانش حرکتی (1 پاسخ)
نیروی الکتروگراویتی (3 پاسخ)
علت چرخش الکترون چیست؟ (13 پاسخ)
ساده ترین بیان برای منشاء گرانش (18 پاسخ)
پیش بینی چرخش خودکار کهکشان ها (0 پاسخ)
معرفی سه ساختار اصلی برای پایداری کهکشان ها (0 پاسخ)
توضیح کامل درباره ماهیت ماده تاریک بر اساس نظریه گرانش حرکتی (0 پاسخ)
توضیح کامل درباره ماهیت انرژی تاریک بر اساس نظریه گرانش حرکت (0 پاسخ)
کتاب فیزیک آینده (2 پاسخ)
جنس ذره برخورد کننده (5 پاسخ)
وجود قید در ترکیب (7 پاسخ)
چرخش به دور درخت با سرعت نور (18 پاسخ)
نیروی گرانش از کجا پدید می آید منشا آن چیست؟ (40 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (225 پاسخ)
علیت (16 پاسخ)
فعالیت نوری (2 پاسخ)
منظور هاوكينگ از به وجود آمدن جهان از هیچ چیست؟ (15 پاسخ)
زمان در مکانیک کوانتومی (3 پاسخ)
مدار RLC (1 پاسخ)
نور و میدان مغناطیسی (1 پاسخ)
تعریف فاصله در نسبیت و سازگاری نسبیت عام با مکانیک نیوتونی (20 پاسخ)
پایان نظریۀ نسبیت اینشین به تمام جهان اعلام می شود (10 پاسخ)
کهن‌ترین مولکول کیهان در فضا کشف شد! (0 پاسخ)
پایان نسبیت اینشتین با حل دقیق معادلات خود او ( فیزیک مطلق) (29 پاسخ)
اثبات حیرت آور فیزیک مطلق بر اثر سیارات روی سینگال های زمینی (17 پاسخ)
انفجار فیزیک توسط عدم برابری بار الکتریکی الکترون و پروتون (5 پاسخ)
نانوتکنولوژی و کاربردهای آن (1 پاسخ)
نسبیت، انرژی و ماده (2 پاسخ)
قانون فاراده (1 پاسخ)
هسته درونی عطارد جامد است (0 پاسخ)
آیا عینک‌های فوتوکرومیک هم جزو مواد هوشمند هستند؟ (0 پاسخ)
نسبیت در سرعت زاویه ای (6 پاسخ)
حرکت ذره باردار در دو میدان (4 پاسخ)
نخستین مریخ‌لرزه ثبت شد! (0 پاسخ)
بسط تیلور (6 پاسخ)
مقالات فیزیک
بازوی رباتیک جدید را با ذهن کنترل کنید
نور آبی شما را می‌کُشد!
عمر خورشید چگونه تمام می‌شود؟
در قطب شمال مریخ چه می‌گذرد؟
کشف ویژگی جدید نور
مصرف آنتی‌بیوتیک، شما را در برابر آنفلوآنزا ضعیف می‌کند
بدون برش دی‌ان‌ای می‌توان ژنوم را تغییر داد!
خواب نامناسب چه بلایی به‌سر جمجمه می‌آورد؟
پرتوی‌های کیهانی عامل اصلی فرگشت
جاسوسی از یخچال‌های طبیعی هیمالیا
احتمال برگرداندن چه‌جور کیف‌پول گم‌شده‌ای بیشتر است؟
اسرار زندگی کروکودیل‌های باستانی فاش شد
کشف منشاء یک انفجار رادیویی
معجزه‌ی هوش‌مصنوعی در بخش پزشکی
شناسایی سلولی ضدآلرژی
چگونه یک سیاره متولد می‌شود؟
درمانی سریع برای اضافه وزن شدید
حافظه‌ی کامپیوترهای آینده را بشناسیم!
میکروب‌هایی که داروهای ما را می‌خورند
شگفتیِ انفجارهای گاما
در مرکز کهکشان راه‌شیری چه خبر است؟
حفره‌های اسرارآمیز دریای جنوبگان
گونه‌های مختلف نهنگ با هم جفتگیری می‌کنند!
نگاهی به اعماق کهکشانی از خوشه‌ی سنبله
آغاز عصر جدید زمین‌شناسی
حلقه‌های اسرارآمیز سیاره‌ی اورانوس
بگذارید بچه‌ها خاک بازی کنند!
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی سی و یک
کشف کرمی که سنگ‌ می‌خورد!
دلیلی برای خشکی سرخرگ‌ها
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
تاثیر مخرب کم‌خوابی بر بدن (0+)
سیبری سکونت‌گاهی خوش آب‌وهوا خواهد شد (0+)
آشکارسازی مرز پلاسمای کیهانی (0+)
ابتدا سیاه‌چاله‌ها بوده‌اند یا کهکشان‌ها؟ (0+)
گوشتخوارترین گیاه جهان (0+)
چرا بچه‌ی انسان دیرتر از بچه‌ی پستانداران دیگر رشد می‌کند؟ (0+)
عمر حلقه‌های زحل چقدر است؟ (0+)
ویرایش دی‌ان‌ای در فضا (0+)
چربی بدن شما را افسرده می‌کند (0+)
کشف دو سیاره‌ی زمین‌مانند در نزدیکی منظومه‌ی شمسی (0+)
چرا سگ‌ها بیشتر کودکان را گاز می‌گیرند؟ (0+)
مرسدس، قوانین فیزیک را دگرگون کرد! (0+)
پرچم هند در ماه بالا می‌رود (0+)
داروی فشار خون، آلزایمر را هم درمان می‌کند (0+)
رابطه با انسان باعث تکامل سگ‌ها شده است! (0+)
ادامه ...