Сверхустойчивый лазер сделает GPS точнее

23.04.2012

Физики из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) продемонстрировали новый тип лазера, который в 100-1000 раз более устойчив по частоте, чем обычный. Этот тип лазера может повысить точность самых современных атомных часов и сопутствующих технологий, таких как коммуникационные и навигационные системы, а также космические астрономические инструменты.

Прототип лазера основан на миллионе атомов рубидия, которые выполняют своего рода синхронный танец и производят тусклый темно-красный лазерный луч. Новый лазер фактически представляет собой своеобразную оптическую фазированную антенную решетку, в которой электромагнитные волны большой группы идентичных антенн тщательно синхронизированы и создают волну с уникальными свойствами. Обычный лазер основан на миллионах фотонов, которые рикошетят между двумя зеркалами, ударяют атомы и генерируют интенсивный свет. К сожалению, из-за движений атомов и вибрации зеркал происходит постоянное изменение частоты лазерного луча, что затрудняет его использование, например для высокоточных измерений.

Новый лазер от JILA лишен этого недостатка, поскольку фотоны в нем надолго не задерживаются. Атомы постоянно излучают синхронизированные фотоны, но в очень небольшом количестве. При этом почти все фотоны улетают прежде, чем сталкиваются с зеркалами и нарушают синхронизированный танец атомов. Это стало возможным благодаря уникальной системе, которая удерживает атомы между двумя зеркалами, а затем с помощью маломощных лазеров настраивает скорость переключения атомов между двумя энергетическими уровнями. Атомы испускают фотоны каждый раз, когда уровень их энергии падает. Обычно атом испускает только один фотон в секунду, но благодаря системе, разработанной в JILA, скорость переключения энергетических состояний повышается в 10 тыс. раз.

Новый лазер светит намного слабее, чем самая обычная дешевая лазерная указка. Однако он идеально подходит для приложений, где необходимо точно выдерживать частоту, например, в атомных часах системы GPS, системах оптической связи, современных геодезических инструментах и астрономии.

<< Назад: Гибридные процессоры AMD Trinity 23.04.2012

>> Вперед: Каждое процессорное ядро получит маршрутизатор 22.04.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Кухонные губки выделяют значительное количество микропластика 05.04.2026

Кухонные губки - один из самых используемых предметов в быту - могут быть недооцененным источником микропластика. Ученые из Боннского университета изучили, сколько таких частиц выделяется во время мытья посуды и как это влияет на окружающую среду. Выяснилось, что губки действительно ежегодно выделяют измеримое количество микропластика, однако основной вред экологии связан не с этим, а с расходом воды. В работе оценивали реальное выделение микропластика и его влияние с помощью анализа жизненного цикла (LCA). Исследование объединило лабораторные эксперименты и подход "гражданской науки": добровольцы из Германии и Северной Америки использовали разные типы губок в быту и фиксировали процесс. Губки взвешивали до и после использования, а также тестировали в лаборатории с помощью устройства SpongeBot, имитирующего мытье посуды. Результаты показали, что все губки изнашиваются и выделяют микропластик - примерно от 0,68 до 4,21 г на человека в год, в зависимости от состава. При этом губки ...>>

Гуманоид-спринтер Unitree H1 04.04.2026

Развитие гуманоидной робототехники сегодня стремительно приближается к уровню, при котором машины начинают уверенно имитировать не только движения человека, но и его физические возможности. Особенно активно в этом направлении работают компании из Китая, и очередное достижение Unitree Robotics стало заметной вехой в индустрии. Компания официально сообщила, что их антропоморфный робот Unitree H1 установил мировой рекорд скорости среди полноразмерных гуманоидов. В ходе испытаний машина продемонстрировала характеристики, которые ранее считались недостижимыми для подобного класса устройств, особенно с учетом их массы и конструкции. Во время тестового забега Unitree H1 разогнался до 3,3 метра в секунду, что соответствует примерно 12 километрам в час. Для сравнения, средняя скорость ходьбы человека составляет около 5 километров в час. Хотя до уровня профессионального бега роботам еще далеко, для гуманоидной системы массой около 47 килограммов такой результат считается значительным инжен ...>>

Случайная новость из Архива Плавающие атомы для измерения гравитации 25.11.2019 Группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли нашла новый способ измерения сил гравитации и эффектов, связанных с этими силами. Основой этого метода является измерение мельчайших различий между атомами, находящимися в состоянии квантовой суперпозиции, которые удерживаются в "плавающем" состоянии светом лазеров внутри вакуумной камеры. Исследователи из Беркли считают, что этот новый метод в ряде случаев будет более удобен и полезен, чем традиционные методы проведения подобных измерений, используемых в настоящее время. Нынешним стандартным способом измерения гравитации и проведения экспериментов с земной силой тяжести является сброс различных объектов с некоторой высоты. При этом, сброс объектов осуществляется внутри вертикальных труб, внутри которых создан вакуум большой глубины и которые являются одновременно экраном, блокирующим воздействие ряда внешних факторов на высокочувствительное измерительное оборудование. К сожалению, такие методы дают ученым возможность наблюдать за воздействием сил гравитации лишь достаточно короткое время, помимо этого, результаты таких экспериментов часто искажаются непреднамеренным воздействием внешних магнитных и электрических полей. Новый же метод позволяет измерить гравитацию способом, в котором не используются вообще никакие падающие или движущиеся объекты. Для измерения гравитации новым методом облако атомов цезия распыляется внутри небольшой вакуумной камеры. После этого при помощи вспышек лазерного света эти атомы помещаются в состояние квантовой суперпозиции, разделяются на пары, которые занимают фиксированные положения в пространстве. При этом все организовано так, что один атом пары всегда находится выше второго атома. Измеряемой величиной в этом методе является значение, численно отражающее волновую составляющую каждого атома, который, будучи квантовой частицей, обладает свойством квантово-волнового дуализма, являясь и частицей и волной одновременно. Различия в измеренных величинах частиц, находящихся на различном расстоянии от Земли, и позволяет вычислить значение гравитации с достаточно высокой точностью. Отметим, что новый метод измерения гравитации имеет целый ряд существенных преимуществ. При его помощи можно проводить измерения сколь угодно долго, поднимая тем самым точность получаемых значений. Кроме этого, такой же метод может быть использован не только для измерения сил земной гравитации, но и сил гравитационных взаимодействий между двумя частицами, таких, как используемые в эксперименте атомы цезия. За счет небольших размеров вакуумной камеры ее, эту камеру, гораздо легче экранировать и защитить от всех возможных нежелательных воздействий извне. Благодаря этому в будущем можно будет создать достаточно портативное устройство, которое может быть использовано для измерения гравитации в различных точках земной поверхности и проведения подобных измерений с околоземной орбиты. Новый метод измерения гравитации может стать чрезвычайно полезным инструментом для ученых, занимающихся проблемой темной материи и энергии, и позволяющим провести проверку других физических фундаментальных вещей, таких, как принцип эквивалентности.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026