Лазер с рекордными показателями стабильности

06.02.2022

Ученые, которые в рамках проекта BACON (Boulder Atomic Clock Optical Network) занимаются созданием глобальной сети связанных между собой атомных часов, недавно провели испытания новой лазерной системы, продемонстрировавшей рекордно высокие показатели стабильности на сегодняшний день. За счет использования ряда новшеств и инженерных решений луч этой лазерной системы смог сохранить свою стабильность, пройдя расстояние в 2,4 километра по открытому воздуху. Показатели стабильности длины волны, фазы и амплитуды этой лазерной системы минимум в 100 раз превышают показатели подобных систем, созданных ранее, и в 1000 раз превышают показатели стабильности самих атомных часов, которые будут соединяться и синхронизироваться при помощи такой лазерной связи.

Если создание глобальной сети атомных часов в конце концов завершится успешно, это даст ученым в руки высокоточный инструмент для проверки некоторых фундаментальных законов физики, для изучения темной материи, для создания систем высокоточной навигации и т.п. Одним из условий создания такого является наличие лазерной связи, способной обеспечить синхронизацию часов, т.е. стабильность этой связи должна быть намного выше стабильности атомных часов. Более того, такая связь должна работать в условиях открытого воздуха, что само по себе является достаточно сложной задачей.

Во время экспериментов ученые "стреляли" лучом лазера в отражатель, установленный на расстоянии 1.2 километра, и анализировали параметры света, вернувшегося к источнику. Максимально высокие показатели стабильности сохранялись на протяжении 5 минут времени, после чего требовалась дополнительная корректировка и перекалибровка системы. Пять минут, однако, является остаточно большим промежутком времени, на протяжении которого можно выполнить тысячи и даже миллионы высокоточных измерений.

Расстояние в 2,4 километра для проведения эксперимента было выбрано далеко не случайно. Согласно расчетам, количество атмосферных возмущений и турбуленции на таком расстоянии у поверхности Земли соответствует количеству, которое будет действовать на лазерный луч, направленный с поверхности на низкую околоземную орбиту, ведь воздух в более высоких слоях атмосферы более разрежен и обладает более "спокойным характером". И новые методы шумоподавления, контроля температурных расширений и регулирования положения отражателя позволили сохранить стабильность лазерного луча, проходящего через "карманы" колеблющегося воздуха.

Еще одним фактором, повлиявшим на улучшение стабильности, стало использование не импульсного лазера, а лазера, излучающего непрерывный поток света. Лазеры этих двух типов имеют свои преимущества и недостатки в различных случаях, но, как показала практика, непрерывный лазер, все же, может обеспечить лучшую стабильность, плюс он способен передавать большее количество информации за единицу времени.

<< Назад: Невидимые QR-коды 06.02.2022

>> Вперед: Квантовый апокалипсис 05.02.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Твердотельные батареи Panasonic 04.10.2025

Твердотельные аккумуляторы считаются следующим шагом в эволюции энергосистем: в отличие от традиционных литиево-ионных, они не содержат жидкого электролита, что существенно снижает риск возгорания и утечки. Именно на это делает ставку Panasonic, намереваясь завершить подготовку первых образцов к марту 2027 года, то есть к концу 2027 финансового года. Как сообщил технический директор подразделения Panasonic Energy Сеичиро Ватанабе, после выпуска опытных моделей клиенты проведут тесты, которые могут занять около двух лет, прежде чем начнется полноценное серийное производство. Хотя основным направлением для компании по-прежнему остаются литиево-ионные аккумуляторы, Panasonic стремится использовать свой опыт в сфере электромобильных технологий, чтобы выйти на новые рынки - прежде всего в области роботов и промышленных систем. На этом направлении японская корпорация намерена соперничать с такими компаниями, как TDK, уже закрепившимися в сегменте твердотельных решений. Интерес к новой ...>>

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Нанолисты вместо платины 28.05.2012 Платиновые катализаторы открывают большие перспективы для альтернативной энергетики, например, в случае производства водорода из воды. Однако высокая цена платины затрудняет масштабное внедрение новейших технологий. Возможно, ученым из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США удалось решить эту проблему. Ученые разработали новый тип недорогого электрокатализатора, который может эффективно извлекать водород из воды. Катализатор создан на основе соединения никель-молибден-азот, имеющего форму скомканных листов нанометрового масштаба. Вода представляет собой идеальный источник чистого водорода: на планете ее много и она не содержит вредных побочных парниковых газов. Электролиз воды на кислород и водород требует внешнего источника электроэнергии и эффективного катализатора. При этом выход водорода должен быть большим, чем энергозатраты на электролиз. В поисках эффективного катализатора ученые нагрели до высоких температур соединение никель-молибден в присутствии азота и неожиданно увидели, что вещество превратилось в нанолисты. Несмотря на то, что нитриды металлов используются достаточно широко, это первый пример формирования нанолистов. Азот расширил решетки соединения никель-молибден и увеличил плотность электронов. Таким образом относительно недорогое вещество по своей электронной структуре приблизилось к благородным металлам. Если скомкать эти листы, то можно получить катализатор с большой площадью химически активной поверхности. Новый катализатор работает почти так же хорошо, как и платина. По своей электрокаталитической активности он не имеет равных среди других недрагоценных соединений металлов. Более того, процесс создания нанолистов является простым, масштабируемым и подходит для широкого промышленного применения. Хотя новый катализатор не является окончательным и идеальным решением проблемы производства сверхдешевого водорода, тем не менее, он позволяет значительно снизить стоимость водородного топлива и оборудования для его производства.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025