Предварительная Оптика Атома для Обнаружения Теоретически Предсказанных Гравитационных Волн

Published on October 19, 2012 at 6:11 AM

Pioneering технология способная точности атомн-уровня теперь начинается для того чтобы обнаружить что до тех пор оставало незаметным: гравитационные волны или пульсации в космос-времени причиненном катастрофический случаями самими включая даже Большую Челку.

Эйнштейн предсказало гравитационные волны в его общей теории относительности, но датировать эти пульсации в ткани космос-времени никогда не наблюдались. Теперь вызванный метод научного исследования Атомн Интерферометрией пробует перезаписать канон. Совместно с исследователями на Стэнфордском Университете, научные работники на NASA Goddard начинают систему для того чтобы измерить слабые гравитационные вибрации произведенные движением массивнейших предметов в вселенном. Научное вознаграждение смогло быть важно, помогающ более лучше уточняет ключевые вопросы в нашем вникании космологии. Но вознаграждение применения смогло быть существенно, слишком, с потенциалом начать глубокомысленные выдвижения в поля как geolocation и timekeeping. В этом видео мы рассматриваем как система работала бы, и научные опоры усилия исследования. Кредит: Центр Космического Полета NASA/Goddard

Команда исследователей на Центре Космического Полета Goddard NASA в Гринбелт, Md., Стэнфордском Университете в Калифорнии, и AOSense, Inc., в Sunnyvale, CALIF., недавно выиграла финансирование под программой Принципиальных Схем NASA Новаторской (NIAC) Предварительной для того чтобы выдвинуть технологии атом-оптики. Некоторые верят этот вытекать, сильно точная технология измерения технологическая панацея для всего от измерять гравитационные волны к управляя подводным лодкам и самолетам.

«Я следовать этой технологией на декада,» сказал Bernie Seery, экзекьютива Goddard который был целесообразн в устанавливать партнерство Goddard стратегическое с Стэнфордским Университетом и AOSense 2 лет тому назад. «Технология приходила времени и Я услажен NASA выбрало это усилие для награды NIAC,» он сказал.

Программа NIAC поддерживает потенциально революционные, рискованные технологии и принципиальные схемы полета которые смогли выдвинуть задачи NASA. «С эт финансирование и друг поддержка, мы можем двинуть вперед более быстро теперь, Seery сказало, добавляющ что воиска США инвестировали тяжело в технологии драматически для того чтобы улучшить навигацию. «Оно открытое поднимающее вверх богатство возможности.»

Хотя исследователя верят технология предлагает большой посыл для разнообразие применений космоса, включая проводить вокруг астероида близко-Земли для того чтобы измерить свое поле тяготения и дедуцировать свой состав, до тех пор они фокусировали их усилия на использовании финансирования семени Goddard и Научных Исследований и Разработки NASA для того чтобы выдвинуть датчики которые смогли обнаружить теоретически предсказанные гравитационные волны.

Предсказано общей теорией относительности Альберта Эйнштейна, гравитационные волны происходят когда массивнейшие небесные предметы двигают и нарушают ткань космос-времени вокруг их. К этому времени эти волны достигают Землю, они настолько слабы что планета расширяет и заключает контракт чем атом в реакции. Это делает их обнаружение с наземным оборудованием более трудный потому что относящий к окружающей среде шум, как приливы океана и землетрясения, может легко заболотить их слабые murmurings.

Хотя астрофизические замечания подразумевали их существование, никакую аппаратуру или обсерватория, включая наземную Обсерваторию Гравитационн-Волны Интерферометра Лазера, всегда сразу обнаруживает их.

Если научные работники подтверждают их существование, они говорят что открытие революционизировало космофизику, давая им новый инструмент для изучать все от inspiralling черных дыр к предыдущей вселенному перед туманом плазмы водопода охлаженным для того чтобы дать путь к образованию атомов.

Команда верит что оптика атом или интерферометрия атома держит ключ к сразу обнаруживать их.

Интерферометрия Атома работает больше как оптически интерферометрия, метод годовалого 200 широко используемый в науке и индустрии для того чтобы получить сильно точные измерения. Она получает эти измерения путем сравнивать свет который был разделен в 2 равных половины при вызванный прибор beamsplitter. Один луч отражает с зеркала которое зафиксировано в месте; от туда, он перемещает к камере или детектору. Другие блески до что-то научные работники хотят измерить. Он после этого отражает с второго зеркала, заднего через beamsplitter, и после этого на камеру или детектор.

Потому Что путь что перемещения одного луча зафиксированы в длине и другое перемещает экстренное расстояние или в некоторое другое немножко другой способ, 2 светового луча перекрывает и мешает когда они встречают вверх, создающ интерференционную картину которой научные работники проверяют для того чтобы получить сильно точные измерения.

Интерферометрия Атома, однако, прикрепляет на петлях на квантовой механике, теории которая описывает как дело поступает на sub-микроскопических маштабах. Как Раз как волны света могут подействовать как вызванные частицы фотоны, атомы можно умаслить в действовать как волны если охлажено до близко абсолютн. На тех холодных температурах, которых научные работники достигают путем гореть лазер на атоме, своя скорость замедляет к почти zero. Путем гореть другую серию ИМПов ульс лазера на лазер-охлаженных атомах, научные работники кладут их в чего они вызывают «суперпозицией положений.»

Иначе говоря, атомы имеют различные моменты позволяющ их отделить пространственно и быть манипулированным для того чтобы лететь вдоль различных траекторий. Окончательно, они пересекают пути и перекомбинируют на детекторе - как раз как в обычном интерферометре. «Атомы имеют путь быть в 2 местах сразу verb, делая его аналогичным для того чтобы осветить интерферометрию,» сказал Марк Kasevich, профессора Стэнфордского Университета и члена команды чредитованные с нажимать границы оптики атома.

Сила интерферометрии атома своя точность. Если путь атом принимает меняет даже picometer, интерферометр атома мог бы обнаружить разницу. Дано свою точность атомн-уровня, «обнаружение гравитационн-волны arguably непреодолимо научное применение для этой технологии в космосе,» сказал физику Babak Saif, который водит усилие на Goddard.

С соединяя усилий, команда конструировала мощную, узкополосную волоконнооптическую систему лазера которую оно планирует испытать на одном из интерферометров атома мира самых больших - башня падения в 33 ноги в подвале лаборатории физики Стэнфордского Университета. Закройте научно к что команде было бы нужно обнаружить теоретические гравитационные волны, технология была бы использована как учредительство для любой атом-основанной аппаратуры созданной для того чтобы лететь в космос, Saif сказало.

Во Время испытания, команда введет облако нейтральных атомов рубидия внутри башни в 33 ноги. По Мере Того Как сила тяжести утверждает что тяга на облаке и атомы начинают понижаться, команда будет использовать свою новую систему лазера для того чтобы сгореть ИМПы ульс света для того чтобы охладить их. Раз в волн-как положение, атомы столкнутся другой круг ИМПов ульс лазера которые позволяют им отделить пространственно. Их траектории после этого можно манипулировать так, что их пути пересекут на детектор, создающ интерференционную картину.

Команда также острая настройка принципиальная схема полета гравитационн-волны она формулировала. Подобно к Антенне Космоса Интерферометра Лазера (LISA), принципиальная схема вызывает для идентично оборудованного корабля 3 помещенного в треугольник-форменной конфигурации. Не Похож На ЛИЗУ, однако, корабль пришел бы оборудовано с интерферометрами атома и они двинули бы по орбите очень ближе к одному другое - между 500 и 5.000 километрами врозь, сравнено с разъединением 5-миллион-километра Лизы. Если гравитационная волна свертывает в прошлом, интерферометры могли бы воспринять маленькое движение.

«Я верю что эта технология окончательно будет работать в космосе,» Kasevich сказало. «Только она представляет действительно осложненную возможность систем которая идет за нашей экспертизой. Мы действительно хотите лететь в космос, но как вы приспосабливаете эту технологию на спутник? Иметь что-то работать в космосе различн чем измерения мы принимаем на Землю.»

то куда Goddard приходит внутри, Saif сказало. «Мы имеем опыт с всем за исключением части атома,» он сказал, добавляющ что AOSense уже использует команду больше чем 30 физиков и инженеров сфокусированных на строить компактный, ruggedized аппаратуры атом-оптики. «Мы можем сделать конструкцию систем; мы можем сделать лазер. Мы люди корабля. Чего мы не должны делать reinventing атомная физика. То сильная сторона наших соучастников.»

Источник: http://www.nasa.gov/

Last Update: 19. October 2012 06:39

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit