211service.com
Hvirvler Gør BEC'er til gyroskoper
Når det kommer til at bygge gyroskoper, erobrer interferometre med stofbølger alt. Send en stråle af stof rundt om armene på et interferometer, og du får omkring 10 størrelsesordener højere følsomhed end med fotoner.
Men der er et problem. Selvom det er en simpel sag at bygge spejle og stråledelere til fotoner, er det ekstremt svært at gøre det for stofbølger. Som følge heraf er stofbølge-interferometre dyre, besværlige maskiner.
Nu har Jonathan Dowling ved Louisiana State University i Baton Rouge og et par venner fundet på en bedre måde at bygge stofbaserede gyroskoper på, der burde være mindre, billigere og mere stabile.
Ideen er at foretage målingen ved hjælp af et Bose-Einstein-kondensat, en samling af atomer, der er blevet afkølet til en tilstand, hvor de deler den samme eksistens.
BEC'er er blevet undersøgt intensivt i de 15 år, der er gået, siden de først blev oprettet. Fysikere ved for eksempel, at det er muligt at skabe hvirvler inde i BEC'er ved at zappe dem med en spiralformet lysstråle skabt ved at føre den gennem en holografisk plade.
Tricket, som Dowling og co har fundet på, er at skabe en superposition af modroterende hvirvler inde i en BEC ved hjælp af denne teknik. Dette skulle oprette et interferensmønster i tætheden af atomer i BEC, som nemt kan måles ved at fotografere det.
Og da dette mønster skulle ændre sig, når BEC'en roterer, er systemet perfekt til gyroskopi.
Dowling og venner beregner, at et enkelt BEC-gyroskop, der kun måler et par millimeter i kvadrat, burde være næsten lige så følsomt som et stofbølge-interferometer, der er flere kvadratmeter stort. Ved at bruge en række af mange BEC-gyroskoper burde det være muligt at øge følsomheden dramatisk. Og da enheden ikke kræver noget bølgespejle eller stråledelere, burde den være betydeligt enklere og nemmere at betjene.
Det er en smart idé med et stort potentiale. Spørgsmålet er nu, hvem der kan bygge en og hvor hurtigt.
Ref: arxiv.org/abs/0907.1138 : Ultrastabil materielbølgegyroskopi med modroterende hvirvelsuperpositioner i Bose-Einstein-kondensater