Hoch entwickelte Atom-Optik für Befund von Theoretisch Vorausgesagten GravitationsWellen

Published on October 19, 2012 at 6:11 AM

Eine bahnbrechende Technologie, die zur Atom-stufigen Präzision fähig ist, wird jetzt entwickelt, um zu entdecken, was bis jetzt unmerklich geblieben ist: Gravitationswellen oder Kräuselungen im Zeit-raum verursacht durch umwälzende Ereignisse einschließlich sogar Big Bang selbst.

Einstein sagte Schwerkraftwellen in seiner allgemeinen Relativitätstheorie voraus, aber bis jetzt sind diese Kräuselungen im Gewebe des Zeit-raums nie beobachtet worden. Jetzt versucht eine Technik der wissenschaftlichen Forschung, die Atomic Interferometry genannt wird, den Kanon neu zu schreiben. In Verbindung mit Forschern an der Universität von Stanford, entwickeln Wissenschaftler an der NASA Goddard eine Anlage, um die schwachen Gravitationsschwingungen zu messen, die durch Bewegung von enormen Nachrichten im Universum erzeugt werden. Der wissenschaftliche Profit konnte wichtig sein und helfen erklären besser Schlüsselfragen in unserem Verständnis der Kosmologie. Aber Anwendungsprofit konnte auch mit dem Potenzial erheblich sein, profunde Fortschritte auf den Gebieten wie geolocation und Timekeeping zu entwickeln. In diesem Video prüfen wir, wie die Anlage arbeiten würde, und die wissenschaftlichen Untermauerung des Forschungsaufwand. Kredit: NASA-/GoddardPlatz-Flug-Mitte

Ein Forscherteam bei Goddard Space Flight Center der NASAS im Grüngürtel, in Md., in der Universität von Stanford in Kalifornien und in AOSense, Inc., in Sunnyvale, Calif., gewann vor kurzem Finanzierung im Rahmen des Innovativen Hoch entwickelten Konzeptprogramms (NIAC) der NASAS, um Atomoptik Technologien voranzubringen. Einige glauben diesem Auftauchen, ist in hohem Grade genaue Maßtechnologie ein technologisches Allheilmittel für alles vom Messen von Gravitationswellen zu Steuerungsunterseebooten und zu Flugzeugen.

Vor „Ich habe dieser Technologie für ein Jahrzehnt, gefolgt“ sagte Bernie Seery, ein Goddard-Leitprogramm, das war instrumentell, wenn es Goddards strategische Partnerschaft mit Universität von Stanford und AOSense zwei Jahren festlegte. „Die Technologie ist volljährig geworden und Ich bin die begeisterte NASA habe gewählt diese Bemühung für einen NIAC-Preis,“ sagte er.

Das NIAC-Programm unterstützt die möglicherweise revolutionären, risikoreichen Technologien und die Auftragkonzepte, die Lernziele der NASAS voranbringen konnten. „Mit dieses Finanzierung und andere Halterung, wir können umziehen, sagte Seery und voran schneller jetzt hinzufügen, dass das US-Militär schwer in der Technologie investiert hat, um Navigation drastisch zu verbessern. „Sie erschließt einen Reichtum von Möglichkeiten.“

Obgleich die Forscher glauben, bietet die Technologie großes Versprechen für eine Vielzahl von Platzanwendungen, einschließlich die Steuerung an, um einen FastErdeasteroiden, zum seines Gravitationsbereichs zu messen und seiner Zusammensetzung abzuleiten, bis jetzt haben sie ihre Bemühungen auf die Anwendung von Startwert- für Zufallsgeneratorfinanzierung Goddard und DIE NASA-Forschung und Entwicklung, um Fühler voranzubringen gerichtet, die theoretisch vorausgesagte Gravitationswellen entdecken konnten.

Vorausgesagt durch Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, treten Gravitationswellen auf, wenn enorme himmlische Nachrichten sich bewegen und stören das Gewebe des Zeit-raums um sie. Bis diese Wellen Erde erreichen, sind sie so schwach, dass der Planet kleiner als ein Atom in der Antwort erweitert und schmälert. Dieses macht ihren Befund mit bodennahem Gerät schwieriger, weil Umgebungslärm, wie Ozeangezeiten und Erdbeben, ihre schwachen Murmurings leicht überfluten kann.

Obgleich astrophysikalische Beobachtungen ihr Bestehen, kein Instrument bedeutet haben, oder Beobachtungsgremium, einschließlich das bodennahe Laser-Interferometer Gravitations-Welle Beobachtungsgremium, hat sie überhaupt direkt entdeckt.

Wenn Wissenschaftler ihr Bestehen bestätigen, sagen sie, dass die Entdeckung die Astrophysik revolutionieren würde und ihnen ein neues Hilfsmittel für das Studieren alles vom Inspiralling schwarze Löcher zum frühen Universum vor dem Nebel des Wasserstoffplasmas abgekühlt, um zur Entstehung von Atomen nachzugeben geben würde.

Das Team glaubt, dass Atomoptik oder Atominterferometrie die Taste zu sie direkt entdecken anhält.

Atominterferometrie arbeitet ganz wie optische Interferometrie, eine 200-jährige Technik, die in der Wissenschaft weit verbreitet sind und Industrie, um in hohem Grade genaue Maße zu erhalten. Sie erhält diese Maße, indem sie Leuchte vergleichen, die in zwei gleiche Hälften mit einer Einheit aufgespaltet worden ist, die ein beamsplitter genannt wird. Ein Träger reflektiert sich weg von einem Spiegel, der an Ort und Stelle repariert wird; von dort bewegt sich er zu einer Kamera oder zu einem Detektor. Der andere Glanz durch etwas Wissenschaftler möchte messen. Er reflektiert dann sich weg von einem zweiten Spiegel, der durch das beamsplitter und dann auf eine Kamera oder einen Detektor hinter ist.

Weil der Pfad, dass die Arbeitswege mit einen Trägern in der Länge geregelt wird und der andere ein Extraabstand oder auf irgendeine andere sich etwas unterschiedliche Art bewegt, die zwei Lichtstrahlen sich überlappen und behindern, wenn sie sich oben treffen und erstellen ein Moiré, dem Wissenschaftler überprüfen, um in hohem Grade genaue Maße zu erhalten.

Atominterferometrie hängt jedoch von der Quantenmechanik, die Theorie ab, die beschreibt, wie Stoff an den submikroskopischen Schuppen sich benimmt. Gerade während Lichtwellen wie die Partikel wirken können, die Photonen genannt werden, können Atome in das Wirken wie Wellen verleitet werden, wenn sie bis nahes Nullpunkt abgekühlt werden. Bei jenen kalten Temperaturen die Wissenschaftler erzielen, indem sie einen Laser am Atom abfeuern, verlangsamt seine Geschwindigkeit zu fast null. Indem sie eine andere Reihe Laser-Impulse an Laser-abgekühlten Atomen abfeuern, setzen Wissenschaftler sie in, was sie nennen einen „Superposition von Zuständen.“

Das heißt, haben die Atome verschiedene Impulse, sie ermöglichend, räumlich sich zu trennen und manipuliert zu werden, um entlang verschiedene Flugbahnen zu fliegen. Schließlich kreuzen sie Pfade und verbinden am Detektor - gerade wie in einem herkömmlichen Interferometer wieder. „Atome haben eine Methode des Seins in zwei Plätzen sofort und lassen es analog Interferometrie beleuchten,“ sagte Kennzeichen Kasevich, ein Universität von Stanfords-Professor und Teammitglied, die den Druck der Grenzen von Atomoptik gutgeschrieben wurden.

Die Leistung von Atominterferometrie ist seine Präzision. Wenn der Pfad, den ein Atom nimmt, durch sogar einen Picometer schwankt, ein Atominterferometer würde in der Lage sein, den Unterschied zu entdecken. Seine Atom-stufige Präzision Gegeben, „Gravitations-welle Befund ist bestreitbar die unwiderstehlichste wissenschaftliche Anwendung für diese Technologie im Platz,“ sagte Physiker Babak Saif, der die Bemühung bei Goddard führt.

Seit dem Zusammenschluss hat das Team eine starke, Schmalbandglasfaserlaser-Anlage konstruiert, die es plant, bei einem der größten Atominterferometer der Welt - ein 33-Fußfall-Kontrollturm im Keller eines Universität von Stanfords-Physiklabors zu prüfen. Schließen Sie wissenschaftlich zu, was das Team benötigen würde, theoretische Gravitationswellen zu entdecken, würde die Technologie als die Basis für jedes Atom-basierte Instrument eingesetzt, das hergestellt wurde, um in Platz zu fliegen, sagte Saif.

Während der Prüfung schiebt das Team eine Wolke von neutralen Rubidiumatomen innerhalb des 33-Fuß-Kontrollturms ein. Während Schwerkraft erklärt, dass ein Zug auf der Wolke und die Atome anfangen zu fallen, verwendet das Team seine neue Laser-Anlage, um Impulse der Leuchte abzufeuern, um sie abzukühlen. Einmal im wellenähnlichen Zustand, treffen die Atome eine andere Runde von Laser-Impulsen an, die sie sich räumlich trennen lassen. Ihre Flugbahnen können dann manipuliert werden, damit ihre Pfade am Detektor kreuzen und das Moiré erstellen.

Das Team auch stellt ein Gravitations-welle Auftragkonzept ein, das es formuliert hat. Ähnlich der Laser-Interferometer-Platz-Antenne (LISA), fordert das Konzept das identisch ausgerüstete Raumfahrzeug drei, das in eine Dreieck-förmige Konfiguration gelegt wird. Anders Als LISA jedoch würde das Raumfahrzeug ausgerüstet mit Atominterferometern kommen und sie würden viel näher an gegenseitig - zwischen 500 und 5.000 Kilometern auseinander in Umlauf bringen, verglichen mit LISAS Fünf-Millionkilometer Trennung. Wenn eine Gravitationswelle vorüber rollt, würden die Interferometer in der Lage sein, die winzige Bewegung zu ermittlen.

„Ich glaube, dass diese Technologie schließlich im Platz arbeitet,“ sagte Kasevich. „Aber sie stellt eine wirklich schwierige Anlagenherausforderung dar, die über unsere Sachkenntnis hinausgeht. Wir wirklich in Platz fliegen, aber wie möchten Sie befestigen diese Technologie auf einen Satelliten? Etwas arbeiten Zu Lassen im Platz ist unterschiedlich als die Maße, die wir nehmen auf Erde.“

das ist, wohin Goddard hereinkommt, sagte Saif. „Wir haben Erfahrung mit alles ausgenommen das Atomteil,“ sagte fügte er und, dass AOSense bereits ein Team von mehr als 30 Physikern und von Ingenieuren beschäftigt, die auf das Aufbauen kompakt gerichtet werden, ruggedized Atomoptik Instrumente hinzu. „Wir können den Systementwurf tun; wir können den Laser tun. Wir sind Raumfahrzeugleute. Was wir nicht tun sollten, erfindet die Atomphysik neu. Die ist die Stärke unserer Partner.“

Quelle: http://www.nasa.gov/

Last Update: 19. October 2012 06:37

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