論理上予測された重力波の検出のための高度原子の光学

Published on October 19, 2012 at 6:11 AM

原子レベルの精密が可能な開拓の技術は今今のところ知覚できなく残ってしまったものを検出するために開発されています: 大きい強打を含む激変のイベント自体によって引き起こされる時空の重力波かさざ波。

Einstein は彼の一般相対性理論の重力波を予測しましたが、今までにずっと時空のファブリックのこれらのさざ波は決して観察されていません。 ここで Atomic Interferometry と呼出される科学研究の技術は規範を書き換えることを試みています。 スタンフォード大学の研究者と共に、 NASA Goddard の科学者は宇宙の大きい目的の動きが生成するかすかな引力の振動を測定するためにシステムを開発しています。 科学的な給料支払いは重要であることができまよりよく明白にします宇宙論の私達の理解の重要な問題を助けます。 しかしアプリケーション給料支払いは geolocation およびタイムキーピングのようなフィールドの深遠な前進を開発するには潜在性と相当、余りに、であることができます。 このビデオで私達はシステムがどのように働く、研究活動かの科学的な基盤検査し。 信用: NASA/Goddard の宇宙飛行の中心

緑地帯、 Md。、カリフォルニアのスタンフォード大学、および AOSense、 Inc. の NASA の Goddard の宇宙飛行の中心の研究者のチームは、 Sunnyvale で、カリフォルニア、 NASA の革新的な高度の概念プログラムの下で最近原子光学 (NIAC)技術を進めるために資金調達に勝ちました。 ある人々はこの出現を信じます、非常に精密な測定の技術はステアリング潜水艦および飛行機へ重力波の測定からのすべてのための科学技術の万能薬です。

「私はディケイドのためのこの技術を次」、ベルニー Seery、前にスタンフォード大学および AOSense の Goddard の戦略的なパートナーシップの確立で器械 2 年だった Goddard エグゼクティブを言いました。 「技術年齢の来、私は喜んだ NASA 選択しました NIAC 賞のためのこの努力をです」はと彼は言いました。

NIAC プログラムは NASA の目的を進めることができる代表団の概念および可能性としては革命的で、危険度が高い技術をサポートします。 「とこの資金調達および他サポート、私達は前方にもっとすぐに今、 Seery は言いま、劇的に運行を改善するために米国の軍隊が技術に重く投資した付け加えます移動してもいく。 「それは開発します豊富可能性を」。

研究者が信じるが技術はほぼ地球の小惑星のまわりで重力場を測定し、構成を推論するナビゲートを含むいろいろなスペースアプリケーションのための大きい約束を、提供します今のところ論理上予測された重力波を検出できるセンサーを進めるのに Goddard および NASA の研究開発のシードファンディングの使用に彼らの努力を焦点を合わせてしまいました。

アルベルト・アインシュタインの一般相対性理論によって予測されて、重力波は大きい天の目的が移動する行われ、それらのまわりで時空のファブリックをと破壊します。 これらの波が地球に達するまでに、惑星が応答の原子よりより少しを拡大し、引き締めるほど弱いです。 これは環境騒音が、海洋の潮および地震のような、容易にかすかな murmurings を圧倒できるので地上装置との検出をより挑戦的にします。

天体物理学の観察が存在、器械を意味しないかまたは観測所、地上レーザーの干渉計の引力波の観測所を含んでが、直接それらを検出してしまいました。

もし科学者が彼らの存在を確認すれば、発見が原子の形成にくずれるために冷却された水素血しょうの霧の前に早い宇宙にそれらにブラック・ホールを inspiralling からのすべてを調査するための新しいツールを与える天体物理学を革命化することを言います。

チームは原子が直接それらを検出することに光学か原子のインターフェロメトリー鍵を握ることを信じます。

原子のインターフェロメトリーは光学インターフェロメトリー、科学で広く利用された 200 歳の技術および企業と同じように極めて正確な測定を得るために働きます。 それは beamsplitter と呼出される装置との 2 つの等しい半分に分割されたライトの比較によってこれらの測定を得ます。 1 つのビームは修復されるミラーから反射します; そこにから、それはカメラか探知器に移動します。 他は何かによって照ります科学者は測定したいと思います。 次にそれは beamsplitter を通して、そしてカメラか探知器に背部第 2 ミラーからそれから反射します。

会うと 1 つのビーム旅行は長さに固定されるおよび他は間隔または他のわずかに異なる方法で余分移動すること経路が、 2 つの光ビーム重複し、干渉するので、非常に精密な測定を得るために科学者が点検する干渉縞を作成します。

しかし原子のインターフェロメトリーは量子力学、記述する理論で問題が副顕微鏡のスケールでどのように動作するか蝶番を付けます。 近い絶対零度に冷却されてちょうどライトの波として言いくるめることができます波のように機能に光子、原子は呼出される粒子のように機能できます。 科学者が原子でレーザーを始動させることによって達成するそれらの厳寒な温度で、速度はほぼゼロに遅れます。 レーザー冷却された原子で別の一連のレーザーのパルスを始動させることによって、科学者は 「州の重ね合わせと」。呼出すことをにそれらを入れます

すなわち、原子に異なった運動量がありま空間的に分け、異なった弾道に沿って飛ぶために処理されるようにそれらがします。 最終的に、彼らは経路を交差させ、慣習的な干渉計のように探知器で - ちょうど組み変えます。 「原子 2 つの場所である方法がすぐにあります、インターフェロメトリーをつけるためにそれを類似したようにする」に原子の光学のフロンティアを押すことと信じられたマーク Kasevich、スタンフォード大学教授およびチーム・メンバーを言いました。

原子のインターフェロメトリーの力は精密です。 原子が取る経路が picometer によって、原子の干渉計できたら相違を検出変われば。 原子レベルの精密を与えられる、 「引力波検出恐らく間違いなくスペースのこの技術のための最も強制的な科学的なアプリケーションです」、は Goddard で努力を導いている物理学者を言いました Babak Saif。

力を合わせること以来、チームは世界で最も大きい原子の干渉計の 1 つ - スタンフォード大学の物理学実験室の地階の 33 フィートの低下タワーでテストすることを計画する強力な、狭帯域の光ファイバーレーザーシステムを設計しました。 チームは理論的な重力波を検出することを必要とするものがに科学的に閉じて下さい技術はスペースで飛ぶために作成されたあらゆる原子ベースの器械のために基礎として使用されますと Saif は言いました。

テストの間に、チームは 33 フィートタワーの中の中立ルビジウム原子の雲を挿入します。 雲の引きおよび原子は下り始めることを重力が主張すると同時にチームはそれらを冷却するために光パルスを始動させるのに新しいレーザーシステムを使用します。 一度波状の州で、原子はそれらが空間的に分かれるようにするレーザーのパルスの別の円形に出会います。 弾道は経路が探知器で交差するようにそれから処理することができま、干渉縞を作成します。

チームはまた作り出した引力波の代表団の概念を最適化しています。 レーザーの干渉計スペースアンテナに類似した (LISA)、概念は三角形型構成に置かれる 3 全く同じに装備されていた宇宙船を求めます。 しかしリサとは違って宇宙船は原子の干渉計によって装備されていて来、それらは - 離れて 500 のそして 5,000 キロメートルの間の…互いに近い方に、リサの 5 百万キロメートルの分離と比較されて大いに回りを回ります。 もし重力波が転送すれば、干渉計は極めて小さい動きを感じられました。

「私はこの技術がスペースで結局」とはたらくことを信じます Kasevich は言いました。 「しかしそれは私達の専門知識を越えて行く実際に複雑なシステム挑戦を示します。 私達実際にどのように合います衛星にこの技術にスペースで飛びたいと思いますがか。 スペースの何かを私達が地球で」。取る測定と異なっています働いてもらうことは

それは Goddard が入って来るところですと、 Saif は言いました。 「私達に原子の部品を除いてすべてとの経験がありま」、彼は言いま、高耐久化された原子光学器械 AOSense が既にコンパクトな構築に焦点を合わせる 30 人以上の物理学者およびエンジニアのチームを雇う付け加えます。 「私達はシステム設計をしてもいいです; 私達はレーザーをしてもいいです。 私達は宇宙船の人々です。 私達がべきではない何をする原子物理学を改革しています。 それはです私達のパートナーの長所」。

ソース: http://www.nasa.gov/

Last Update: 19. October 2012 06:38

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