Bloc Optique Avancé d'Atome pour le Dépistage des Ondes Gravitationnelles Théoriquement Prévues

Published on October 19, 2012 at 6:11 AM

Une technologie pilote capable de la précision niveau atomique maintenant est développée pour trouver ce qui jusqu'ici est resté imperceptible : ondes gravitationnelles ou ondulations dans l'espace-temps provoqué par les événements cataclysmiques comprenant même le Grand Coup lui-même.

Einstein a prévu des ondes de gravité dans sa théorie de relativité générale, mais jusqu'à présent ces ondulations dans le tissu de l'espace-temps n'ont été jamais observées. Maintenant une technique Atomic Interferometry appelé de recherches scientifiques essaye de récrire le canon. Conjointement avec des chercheurs à l'Université de Stanford, les scientifiques à la NASA Goddard développent un système pour mesurer les vibrations gravitationnelles faibles produites par le mouvement des objectifs massifs dans l'univers. Le profit scientifique a pu être important, aidant expliquent mieux les questions clés dans notre compréhension de cosmologie. Mais le profit d'application a pu être substantiel, aussi, avec le potentiel de développer des avances profondes dans les domaines comme le geolocation et la ponctualité. Dans ce vidéo nous examinons comment le système fonctionnerait, et les soutiens scientifiques de l'effort de recherche. Crédit : Centre de Vol Spatial de NASA/Goddard

Une équipe de recherche chez Goddard Space Flight Center de la NASA dans la Ceinture verte, la DM., l'Université de Stanford en Californie, et l'AOSense, Inc., dans Sunnyvale, la Californie, a récent gagné le financement dans le cadre du programme Avancé Novateur de Concepts (NIAC) de la NASA pour avancer des technologies d'atome-blocs optiques. Certains croient cet apparaître, la technologie hautement précise de mesure est une panacée technologique pour tout de la mesure gravitationnelle salue des sous-marins et des avions de direction.

« J'avais suivi cette technologie pendant une décennie, » a dit Bernie Seery, un exécutif de Goddard qui était instrumental en déterminant le partenariat stratégique de Goddard avec l'Université de Stanford et l'AOSense il y a deux ans. « La technologie est venue de l'âge et Je suis la NASA avec plaisir a choisi cet effort pour une récompense de NIAC, » il a dit.

Le programme de NIAC supporte les technologies et les concepts potentiellement révolutionnaires et à haut risque de mission qui pourraient avancer les objectifs de la NASA. « Avec ce le financement et autre support, nous pouvons déménager en avant plus rapidement maintenant, Seery a dit, ajoutant que les militaires des États-Unis ont investi fortement dans la technologie pour améliorer spectaculairement la navigation. « Elle ouvrent une quantité de possibilités. »

Bien Que les chercheurs croient la technologie offre la promesse grande pour un grand choix d'applications de l'espace, y compris la navigation autour d'un astéroïde de la proche-Terre pour mesurer son champ gravitationnel et pour déduire sa composition, jusqu'ici ils ont concentré leurs efforts sur employer le financement de graine de Goddard et de Recherche et développement de la NASA pour avancer les senseurs qui pourraient trouver les ondes gravitationnelles théoriquement prévues.

Prévu par la théorie d'Albert Einstein de relativité générale, les ondes gravitationnelles se produisent quand les objectifs célestes massifs déménagent et perturbent le tissu de l'espace-temps autour de eux. Avant que ces ondes atteignent la Terre, elles sont si faibles que la planète augmente et contracte moins qu'un atome dans la réaction. Ceci rend leur dépistage avec le matériel basé à terre plus provocant parce que la pollution de l'environnement par le bruit, comme des marées d'océan et des séismes, peut facilement inonder leurs murmures faibles.

Bien Que les observations astrophysiques aient impliqué leur existence, aucun instrument ou observatoire, y compris l'Observatoire basé à terre de Gravitationnel-Onde d'Interféromètre de Laser, les a toujours directement trouvés.

Si les scientifiques confirment leur existence, ils disent que la découverte révolutionnerait l'astrophysique, leur donnant un outil neuf pour étudier tout d'inspiralling les trous noirs au premier univers avant le regain du plasma d'hydrogène refroidi pour mener à la formation des atomes.

L'équipe croit que bloc optique d'atome ou interférométrie d'atome retient la clé sur les trouver directement.

L'interférométrie d'Atome fonctionne tout comme l'interférométrie optique, une technique de 200 ans très utilisée en science et l'industrie pour obtenir hautement des mesures précises. Elle obtient ces mesures en comparant la lumière qui a été coupée en deux moitiés égales avec un dispositif appelé un beamsplitter. Une poutre se réfléchit hors d'un miroir qui est fixé en place ; de là, elle se déplace à un appareil-photo ou à un détecteur. L'autre brille par que quelque chose les scientifiques veulent mesurer. Il se réfléchit alors hors d'un deuxième miroir, arrière par le beamsplitter, et puis sur un appareil-photo ou un détecteur.

Puisque le chemin que des courses d'une poutre est fixées dans la longueur et l'autre se déplace une distance supplémentaire ou d'une autre voie légèrement différente, les deux faisceaux lumineux superposent et s'y mêlent quand elles se réunissent, produisant une configuration d'interférence que les scientifiques examinent pour obtenir des mesures hautement précises.

L'interférométrie d'Atome, cependant, s'articule sur la mécanique quantique, la théorie qui décrit comment la substance se comporte aux échelles sous-microscopiques. Juste comme des ondes de la lumière peut agir comme les photons appelés de particules, atomes peut être cajolé dans l'action comme des ondes si refroidi à zéro absolu proche. À ces températures frigides, que les scientifiques réalisent en allumant un laser à l'atome, sa vitesse ralentit presque à zéro. En allumant une autre suite de pouls de laser aux atomes laser-refroidis, les scientifiques les mettent dans ce qu'ils appellent une « superposition des conditions. »

En d'autres termes, les atomes ont différents élans leur permettant de séparer dans l'espace et d'être manipulés pour voler le long de différentes trajectoires. Éventuellement, ils croisent des chemins et recombinent au détecteur - juste comme dans un interféromètre conventionnel. Les « Atomes ont une voie d'être dans deux places immédiatement, le rendant analogue pour allumer l'interférométrie, » a dit la Note Kasevich, un professeur d'Université de Stanford et membre de l'équipe crédités de pousser les frontières des blocs optiques d'atome.

L'alimentation électrique de l'interférométrie d'atome est sa précision . Si le chemin qu'un atome prend varie par même un picometer, un interféromètre d'atome pourrait trouver la différence. Donné sa précision niveau atomique, le « dépistage de gravitationnel-onde est discutablement la demande scientifique la plus irrésistible de cette technologie dans l'espace, » a dit le physicien Babak Saif, qui aboutit l'effort chez Goddard.

Depuis les forces de jointure, l'équipe a conçu un système puissant et à bande étroite de laser de fibre optique qu'elle planification pour tester à un des plus grands interféromètres de l'atome du monde - une tour de goutte de 33 pieds dans le sous-sol d'un laboratoire de physique d'Université de Stanford. Fermez-vous scientifiquement derrière à ce que l'équipe aurait besoin pour trouver les ondes gravitationnelles théoriques, la technologie serait utilisée comme fondation pour n'importe quel instrument atome-basé produit pour voler dans l'espace, Saif a dit.

Pendant le test, l'équipe insérera un nuage des atomes neutres de rubidium à l'intérieur de la tour de 33 pieds. Pendant Que la gravité affirme qu'une traction sur le nuage et les atomes commencent à tomber, l'équipe utilisera son système neuf de laser pour allumer des pouls de la lumière pour les refroidir. Une Fois dans la condition onduleuse, les atomes rencontreront un autre rond des pouls de laser qui leur permettent de séparer dans l'espace. Leurs trajectoires alors peuvent être manipulées de sorte que leurs chemins croisent au détecteur, produisant la configuration d'interférence.

L'équipe également règle avec précision un concept de mission de gravitationnel-onde qu'elle a préparé. Assimilé à l'Antenne de l'Espace d'Interféromètre de Laser (LISA), le concept nécessite le vaisseau spatial trois identiquement équipé mis dans une configuration en forme de triangle. À La Différence de LISA, cependant, le vaisseau spatial viendrait équipé des interféromètres d'atome et ils orbiteraient beaucoup plus près d'un un un autre - entre 500 et 5.000 kilomètres à part, avec la séparation de cinq-million-kilomètre de LISA. Si une onde gravitationnelle roule au delà, les interféromètres pourraient sentir le mouvement minuscule.

« Je crois que cette technologie fonctionnera éventuellement dans l'espace, » Kasevich a dit. « Mais elle présente un défi réellement compliqué de systèmes qui dépasse nos compétences. Nous voulez-vous réellement voler dans l'espace, mais comment ajustez-vous cette technologie sur un satellite ? Faire fonctionner quelque chose dans l'espace est différent que les mesures que nous prenons sur Terre. »

c'est où Goddard entre, Saif a dit. « Nous avons l'expérience avec tout excepté la pièce d'atome, » il a dit, ajoutant qu'AOSense emploie déjà une équipe de plus de 30 physiciens et ingénieurs concentrés sur le contrat de bâtiment, les instruments robustes d'atome-blocs optiques. « Nous pouvons faire le design de systèmes ; nous pouvons faire le laser. Nous sommes des gens de vaisseau spatial. Ce Que nous ne devrions pas faire réinvente la physique atomique. C'est le forte de nos associés. »

Source : http://www.nasa.gov/

Last Update: 19. October 2012 06:37

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