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이론적으로 예상된 중력파의 탐지를 위한 향상된 원자 광학

Published on October 19, 2012 at 6:11 AM

원자 수준 정밀도 도 할 수 있는 개척 기술은 지금 이제까지는 감지할 수 없 남아 있던 무슨을 검출하기 위하여 개발되고 있습니다: 큰 강타 조차를 포함하여 격변하는 사건 자체에 기인하는 시공에 있는 중력파 또는 잔물결.

아인슈타인은 그의 일반 상대성 원리에 있는 중력 파를 예상했습니다, 그러나 현재까지 계속 시공의 직물에 있는 이 잔물결은 결코 관찰되지 않습니다. 지금 Atomic이라고 Interferometry 칭한 과학적인 연구 기술은 카논을 다시 쓰는 것을 시도하고 있습니다. 스탠포드 대학에 연구원 함께, 미항공 우주국 Goddard에 과학자는 우주에 있는 다량 객체의 운동이 생성한 감도불량한 중력 진동을 측정하기 위하여 시스템을 개발하고 있습니다. 과학적인 급료 지불은 중요할 수 있어, 잘 명백하게 합니다 우주론의 우리의 이해에 있는 중요한 문제를 돕. 그러나 응용 급료 지불은 geolocation와 timekeeping 같이 필드에 있는 중후한 어드밴스를 개발하는 잠재력에 상당할, 너무, 수 있었습니다. 이 영상에서 우리는 시스템이 작동할 방법, 연구 노력의 과학적인 토대 검토하고. 크레딧: NASA/Goddard 우주선 센터

녹지대, Md., 캘리포니아에 있는 스탠포드 대학, 및 AOSense, Inc.에 있는 미항공 우주국의 Goddard 우주선 센터에 연구원의 팀은, Sunnyvale에서, 캘리포니아, 미항공 우주국 혁신적인 향상된 개념 프로그램의 밑에 최근에 원자 광학 (NIAC) 기술을 진행하기 위하여 자금 조달을 이겼습니다. 몇몇은 이에게 나오기 믿습니다, 높게 정확한 측정 기술은 조타 잠수함 및 비행기에 중력파 측정에서 모두를 위한 과학 기술 만병통치약입니다.

"나는 십년간을 위한 이 기술을 따르고 있습니다," Bernie Seery, 전에 스탠포드 대학과 AOSense를 가진 Goddard의 전략적인 공동체정신 설치에서 쓸모 있던 2 년 Goddard 실무자를 말했습니다. "기술 나이의 오고 미항공 우주국이 NIAC 포상을 위한 이 노력을,"는 선택했다는 것을 나는 기뻐합니다 그는 말했습니다.

NIAC 프로그램은 미항공 우주국의 목적을 진행할 수 있던 임무 개념 및 잠재적으로 혁명, 고 위험도 기술을 지원합니다. "에 이 자금 조달과 그밖 지원, 우리는 전방 더 빠르게 지금, Seery는 말해, 극적으로 항법을 향상하기 위하여 미국 군이 기술에 몹시 투자했다는 것을 추가하 움직여서 좋. "그것은 엽니다 풍부한 가능성을."

연구원이 믿더라도 기술은 가깝 지구 소행성의 주위에 그것의 중력 마당을 측정하고 그것의 구성을 추론하는 항해를 포함하여 다양한 공간 응용을 위한 중대한 약속을, 제안합니다, 이제까지는 Goddard와 미항공 우주국 연구와 개발 씨 이론적으로 예상한 중력파를 검출할 수 있던 센서를 진행하기 위하여 자금 조달 이용에 그들의 노력을 집중했습니다.

알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 원리에 의해 예상해, 중력파는 다량 하늘 객체가 움직일 때 일어나고 그(것)들의 주위에 시공의 직물을 중단시킵니다. 이 파가 지구를 도달할 그 때까지는, 행성이 반응에 있는 원자 보다는 더 적은을 확장하고 계약하다 때문에 이렇게 약합니다. 환경 소음이, 대양 조수와 지진 같이, 쉽게 그들의 감도불량한 murmurings를 침수되어 가라앉기 수 있기 때문에 그라운드베이스 장비를 가진 그들의 탐지가 이것에 의하여 도전에게 합니다.

astrophysical 관측이 그들의 실존, 아무 계기도 함축하거나 관측소, 그라운드베이스 레이저 간섭계 중력 파 관측소를 포함하여, 언젠가 직접 그(것)들을 검출했습니다.

만일 과학자가 그들의 실존을 확인하면, 발견이 원자의 대형에 무너지기 위하여 냉각된 수소 플라스마의 안개의 앞에 초기 우주에 그(것)들에게 블랙 홀을 inspiralling에서 모두 공부를 위한 새로운 도구를 주는 천체 물리학을 혁명을 일으킬 것이라고 말합니다.

팀은 원자가 직접 그(것)들 검출에 광학 또는 원자 간섭 측정 키를 쥐고있다는 것을 믿습니다.

원자 간섭 측정은 광학적인 간섭 측정, 과학에서 널리 이용되는 200 살 기술 및 기업 훨씬 고도로 정확한 측정을 장악하기 위하여 작동합니다. 그것은 beamsplitter이라고 칭한 장치를 가진 2개의 동등한 반으로 나뉜 빛을 비교해서 이 측정을 장악합니다. 1개의 光速는 그 자리에 고쳐지는 미러 떨어져 반영합니다; 거기에서, 그것은 사진기 또는 검출기에 이동합니다. 그 외는 무언가를 통해 빛납니다 과학자는 측정하고 싶습니다. 그것은 beamsplitter를 통해서, 그리고 그 후에 사진기 또는 검출기에 뒤 두번째 미러 떨어져 그 때 반영합니다.

경로가 1개의 光速 여행은 길이로 고쳐지고 위로 충족시킬 때 그 외는 거리 또는 다른 어떤 약간 다른 방법으로 여분 이동한다는 것을, 2개의 광선 부분적으로 덮고기 충돌하기 때문에, 높게 정확한 측정을 장악하기 위하여 과학자가 검열하는 간섭 무늬를 만들기.

원자 간섭 측정은, 그러나, 양자역학, 기술하는 이론에 사정이 이하 현미경 가늠자에 어떻게 작동하는지 경첩을 답니다. 가까운 절대 제로에 냉각하는 경우에 다만 빛의 파로 부추킬 수 있습니다 파 같이 작동으로 광양자, 원자에게 불린 입자 같이 작동할 수 있습니다. 과학자가 원자에 레이저를 시동해서 달성하는 그 추운 온도에, 그것의 각측정속도는 거의 영에 작습니다. 레이저 냉각한 원자에 레이저 펄스의 다른 시리즈를 시동해서, 과학자는 "국가의 중첩이라고." 칭하는 무슨을로 그(것)들을 끼워넣습니다

즉 원자에는 다른 기세가 있어 공간에 분리하고 다른 탄도에 따라서 비행하기 위하여 조작되는 것을 그(것)들이 허용하. 결국, 경로가 그(것)들에 의하여 교차하고 전통적인 간섭계에서 것과 같이 검출기에 - 다만 재결합시킵니다. "원자 2개의 장소에서 이의 쪽이 즉시 있습니다, 간섭 측정을 점화하기 위하여 그것을 비슷한 만드는,"에는 원자 광학의 국경을 밀기로 신용된 표 Kasevich, 스탠포드 대학 교수 및 팀원을 말했습니다.

원자 간섭 측정의 힘은 그것의 정밀도입니다. 원자가 취하는 경로가 picometer 조차를 거쳐, 원자 간섭계 다름을 검출할 수 있으면 변화하는 경우에. 그것의 원자 수준 정밀도를 주는, "중력 파 탐지 거의 틀림없이 공간에 있는 이 기술을 위한 강제적인 과학적인 응용입니다,"는 Goddard에 노력을 지도하고 있는 물리학자를 말했습니다 Babak Saif.

협력부터, 팀은 세계에서 가장 큰 원자 간섭계의 - 스탠포드 대학 물리학 실험실의 지하실에 있는 33 보병 투하 탑 같 시험하는 것을 계획하는 강력한, 좁은 밴드 광파이버 레이저 시스템을 디자인했습니다. 팀이 이론적인 중력파를 검출하는 필요로 할 것입니다 무슨을에 과학적으로 닫히십시오, 기술은 공간에서 비행하기 위하여 만든 어떤 원자 기지를 둔 계기든지를 위해 기초로 사용될 것입니다, Saif는 말했습니다.

시험 도중, 팀은 33 보병 탑 안쪽에 중립 루비듐 원자의 구름을 삽입할 것입니다. 구름에 풀 및 원자는 내리는 것을 시작된다는 것을 중력이 주장하는 때, 팀은 그것의 새로운 레이저 그(것)들을 냉각하기 위하여 광 펄스를 시동하도록 시스템을 이용할 것입니다. 한 번 파도 같은 국가에서, 원자는 공간에 분리하는 주는 레이저 펄스의 다른 라운드에 직면할 것입니다. 그들의 탄도는 그들의 경로가 검출기에 교차하다 그래야 그 때 조작될 수 있어, 간섭 무늬를 만드.

팀은 또한 공식화한 중력 파 임무 개념을 미조정하고 있습니다. 레이저 간섭계 공간 안테나와 유사한 (LISA), 개념은 삼각형 모양 윤곽에서 둔 3 동일하게 갖춰진 우주선을 요구합니다. LISA와는 다른, 그러나, 우주선은 원자 간섭계 장비해 오고 그(것)들은 - 따로따로 500의 그리고 5,000 킬로미터 사이에서 - 서로에 가까운, LISA의 5 백만 킬로미터 별거와 비교해 매우 궤도에 진입할 것입니다. 만일 중력파가 지나서 구르면, 간섭계는 소문자 운동을 느낄 수 있을 것입니다.

"나는 이 기술이 공간에서 결국," 작동할 것이라고 믿습니다 Kasevich는 말했습니다. "그러나 그것은 우리의 전문 기술 저쪽에 가는 실제적으로 복잡한 시스템 도전을 제출합니다. 우리 실제적으로, 그러나 어떻게 적합합니까 인공위성에 이 기술을 공간에서 비행하고 싶습니까? 공간에서 무언가를 우리가 지구에." 취하는 측정과 다릅니다 작동해 달라고 하는 것은

그것은 Goddard가 들어오는 곳 입니다, Saif는 말했습니다. "우리는 원자 부속을 제외하고 모두를 가진 경험이 있어," 그는 말해, ruggedized 원자 광학 계기 AOSense가 이미 조밀한 건축에 집중된 30명 물리학자 및 엔지니어의 팀을 고용한다는 것을 추가하. "우리는 시스템 설계를 해서 좋습니다; 우리는 레이저를 해서 좋습니다. 우리는 우주선 사람들입니다. 우리가 틀림없지 않는 무엇을 한에 원자 물리학을 개혁하고 있습니다. 그것은입니다 우리의 파트너의 장점."

근원: http://www.nasa.gov/

Last Update: 19. October 2012 06:38

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