velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Пересмотр Галилея

Атомный интерферометр – инструмент очень осторожный, использующийся для сверхточного измерения расстояний и оценки скорости. Но он очень «нежен» для внедрения в «реальной жизни»… только не так давно с его помощью удалось измерить ускорение целого самолета. А в дальнейшем он может пошатнуть базы современной физики.







Корпускулярно-волновые характеристики простых частиц тяжело осознать на уровне обыденной логики, но это не мешает ученым вовсю использовать его эффекты. А именно, сейчас мы можем создавать потоки простых частиц, и заставлять их вести взаимодействие вместе, порождая соответствующие интерференционные картины. Нрав чередующихся черных и светлых участков на этих картинах связан со обоюдным усилением и ослаблением волн и находится в зависимости от дела их фаз в определенном участке места.


Это позволяет с высокой точностью, сопоставимой с длинами интерферирующих волн, оценивать расстояние меж источником и экраном, создавая сверхточные инструменты – интерферометры. Атомные интерферометры, использующие не фотоны электрического излучения, а отдельные атомы, сейчас далековато не так популярны, как остальные. Но они имеют большой потенциал, так как длины их волн намного меньше, чем у лазеров инфракрасного, видимого и даже ультрафиолетового спектра. Это позволяет добиваться результата с точностью, большей на порядки.


Не считая того, на атомы земная гравитация повлияет намного заметнее, чем на излучение, что позволяет использовать атомные интерферометры для сверхточных измерений притяжения Земли. Делается это в отлично изолированных лабораториях, обычно глубоко под поверхностью.


И, в конце концов, атомные интерферометры могут служить хорошим акселерометром, инвентарем для измерения ускорения, более четким, ежели современные инерционные. Не имея передвигающихся частей, таковой акселерометр должен быть к тому же более надежным и долговременным. Как досадно бы это не звучало, на этом пути имеется суровая неувязка: большая чувствительность атомных интерферометров. Неважно какая, даже самая неприметная для нас вибрация нарушает результаты их измерений невозвратно.


Но французские ученые отыскали метод решить эту загвоздку, и даже собрали макет атомного интерферометра, способного с большой точностью фиксировать ускорение самолета. Макет удачно опробован на борту Airbus A300 – и стопроцентно обосновал свою работоспособность.


Чтоб достигнуть этого, создатели устройства пошли достаточно обычным методом: соединили атомный акселерометр в единую систему с несколькими обыкновенными механическими. Пока атомный работает с присущей ему точностью, механические фиксируют вибрации, которые потом вычитаются из данных атомного акселерометра средством специальной компьютерной программки. Общий итог их работы по точности намного превосходит стандартные системы.


Если вспомнить об большом значении, которое сейчас имеют акселерометры – в системах навигации, управления и наведения – новенькая, более четкая, система наверное также отыщет очень обширное применение. И не только лишь в технике, да и в науке, для более четких измерений в геодезии и гравиметрии, в исследовательских работах эффектов микрогравитации.


Последнее в особенности любопытно. Дело в том, что узнаваемый принцип равноускоренного движения тел в свободном падении, продемонстрированный еще Галилеем, подразумевает, что скорость падения тел в отсутствие сопротивления воздуха не находится в зависимости от их структуры. Эйнштейн тесновато связал это явление с принципом эквивалентности, в каком представил, что гравитация и инерция – силы, эквивалентные друг дружке, так что различить их фактически нельзя.


Нарушение закона свободного падения способно поставить под огромное колебание эту смышленую гипотезу Эйнштейна – а то и совсем откинуть ее как несостоятельную. Экспериментаторы в самых кропотливых опытах проверили действие принципа, добившись точности прямо до 10-13, но отклонений не отыскали. Но некие теоретики считают, что более четкие измерения позволят отыскать нарушения, при которых на скорость падения влияет также и внутренняя микроструктура тела. По другому говоря, структура тела очень слабо, но все-же определяет гравитационное притяжение тела, и это слабенькое воздействие при определенной точности опытов можно будет зафиксировать.


По оценке ученых, с внедрением предложенной французами системы, комбинирующей атомный интерферометр и механические акселерометры, можно будет достигнуть точности 10-15, если провести опыты на орбите, в критериях микрогравитации. Подобные опыты уже запланированы ESA в ее программке Cosmic Vision на 2020-22 гг. Так что может быть, лет через 10 благодаря новенькому инструменту нас ожидает очень большой сюрприз.


По публикации MIT Technology Review / Physics arXiv Blog





Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments