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.

<< Назад: TCL WQ Gaming 25.11.2019

>> Вперед: Твердотельные накопители Blue SN550 NVMe SSD 24.11.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Внешняя вспышка для смартфонов Apple iPhone 26.12.2019 Китайский производитель аксессуаров для смартфонов Anker анонсировал светодиодную вспышку, рассчитанную на подключение к смартфонам Apple iPhone 11 и 11 Pro с помощью кабеля Lightning. Важной особенностью новинки является наличие сертификата Made for iPhone (MFi). Вспышка iPhone LED Flash работает со стандартным приложением Apple для камер и со сторонними приложениями для камер. Производитель утверждает, что его вспышка светит "в два раза дальше и в четыре раза ярче", чем встроенная. Одного заряда аккумулятора вспышки хватает примерно на 10 000 снимков. Для зарядки используется разъем Lightning (но не встроенный кабель, который служит только для подключения к смартфону). В комплект поставки входит рассеиватель для получения более мягкого освещения. В корпусе вспышки есть стандартное четвертьдюймовое крепление для штатива. Вспышка должна появиться в продаже в январе по цене 50 долларов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025