شکار امواج گرانشی در سطح اتمی

* آلبرت انیشتین وجود امواج گرانشی که از اجرام کیهانی مانند سیاهچاله ها یا ستارگان متحرک گسیل می شوند را پیش‌بینی کرده بود-- ولی چنین امواجی با گذشت زمان تا به زمین برسند به قدری ضعیف می شوند که سیاره ی ما را به اندازه ی کمتر از پهنای یک اتم به لرزه می اندازند.
*اکنون ناسا بر آنست تا با مهار کردن واکنش کوانتومی اتم ها، این امواج گرانشی را ردیابی و آشکار کند.

بابک سیف، دانشمند گودارد ناسا، بخشی از یک گروه  از
دانشگاه استانفورد و AOSense، شرکتی در سانی‌ویل
کالیفرنیا است که بودجه ی ناسا برای به کار بردن اپتیک
اتمی در آشکارسازی امواج گرانشی که از دیدگاه نظری
پیش بینی شده اند را دریافت نموده. تصویر بزرگ تر
آژانس فضایی ایالات متحده بر روی این راه حل، به نام تداخل سنجی اتمی، سرمایه گذاری کرده است و بنابراین امکان دارد روزی ماموریتی انجام شود که در آن از سه فضاپیمای یکسان در یک آرایش سه گوش (مثلثی) میان ۵۰۰ کیلومتر و ۵۰۰۰ کیلومتر در آن به کار روند. اگر یک موج گرانشی از منطقه ی آن ها بگذرد، تداخل‌سنج های فضاپیماها آشفتگی های ریز را حس خواهند کرد.

مارک کاسویچ، یک فیزیکدان در دانشگاه استانفورد می گوید: «سرمایه گذاری ناسا عمدتن روی بررسی یک طرح آغازین برای چیزیست که می توان نامش را آشکارساز امواج گرانشی نهاد.»

این فن آوری به دانشمندان توان این را می دهد که امواج گرانشی ناشی از رویدادهایی مانند ادغام یک سیاهچاله یا دو ستاره در یک منظومه ی ستاره ای دوردست را آشکار کنند. این می تواند به ساختن حسگرهایی حسمندتر برای راهبری زیردریایی ها یا هواپیماهای نظامی آمریکا نیز بینجامد - آزمایشگاه کاسویچ در استانفورد روی چرخش‌نماها (ژیروسکوپ ها)، گرانش‌سنج ها، شتاب‌سنج ها، و شیب‌سنج های گرانشی (gravity gradiometer) برای وزارت دفاع آمریکا کار می کرده است.

کاسویچ به TechNewsDaily گفت: «ولی برای ناسا، ساخت یک آشکارساز امواج گرانشی "شاید یک دهه زمان ببرد".» راه اندازی یک ماموریت فضایی واقعی می تواند حتی از آن هم بیشتر زمان برد.

تداخل سنجی معمولی - فنی با پیشینه ی ۲۰۰ ساله - با سنجش میان نوری که توسط یک شکافنده ی پرتو (beam splitter)، به دو نیمه ی برابر بخش شده، اندازه گیری های دقیقی انجام می دهد. دانشمندان یکی از باریکه های نور را به درون چیزی که می خواهند بسنجند می تابانند، سپس این باریکه و باریکه ی دست نخورده را از روی آینه هایی به سوی یک آشکارساز یا دوربین باز می تابانند و بدین شیوه آن ها را با هم مقایسه می کنند.

تداخل سنجی اتمی که سرمایه اش توسط برنامه ی "اندیشه های نوآورانه ی پیشرفته"ی ناسا تامین می شود، از مکانیک کوانتوم بهره می برد، نظریه ای از فیزیک که به رفتار ماده در کوچک ترین اندازه ها می پردازد. این پژوهش به رهبری پژوهشگرانی در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا در گرین بلت مریلند، دانشگاه استانفورد در کالیفرنیا، و شرکت AOSense در سانی‌ویل کالیفرنیا انجام می شود.

پژوهشگران نخست با شلیک لیزر به اتم ها، آن ها را سرد و کُند کرده و به دماهایی نزدیک صفر مطلق (منفی ۲۷۳.۱۵ درجه ی کیلوین) می رسانند تا رفتارشان مانند امواج شود نه ذرات. سپس با شلیک تپ های بیشتر لیزر، اتم ها را به "برهم‌ نهش حالت ها" (superposition of states) می رسانند که به آن ها اجازه می دهد همزمان در چند حالت وجود داشته باشند.
باور بر الینست که رویدادهای بزرگ مانند ادغام دو ستاره که در این نقاشی نشان داده شده، به گسیل امواج گرانشی‌ای می انجامد که چین و شکن هایی در فضازمان پدید می آورند.
"برهم‌نهش" بدین معناست که یک تک اتم می تواند به چند حالت در آید و هر حالت جدا و مستقل از دیگری وجود داشته باشد، و تا به یک آشکارساز رسیده و آن جا به هم بپیوندند، مانند ذراتی متفاوت و جدا از هم در مسیرهایی متفاوت حرکت کنند. اگر مسیر یک اتم در اثر امواج گرانشی‌ای که از آن جا می گذرند، حتی اندکی تغییر کند، این تداخل سنج اتمی می تواند آن را تشخیص دهد.

البته سرمایه گذاری ناسا هنوز بخش فضاپیماهای این ماموریت را در پوشش ندارد. پژوهشگران بر آنند تا نخست این تداخل سنج اتمی را بر روی یک برج ۳۳ فوتی در زیرزمین آزمایشگاه فیزیک دانشگاه استانفورد بیازمایند: با شلیک لیزر به ابری از اتم های روبیدیوم که دارند پایین می آیند، آن ها را سرد کرده و سپس به حالت های "شبح وار" کوانتومیشان برسانند. اگر پژوهشگران در این آزمایش ها به نتیجه برسند، خواهند توانست بودجه ی موردنیاز برای آزمایش همین فناوری در فضا را فراهم نمایند.

در همین زمینه: * شکار امواج گرانشی از روی زمین * دو ستاره در حال مرگ نظریه انیشتین را می آزمایند * چین خوردگی در فضا-زمان با امواج شوک * سیاه چاله ها، دام هایی برای ذرات نایافته

واژه نامه:
Albert Einstein - gravitational wave - star - black hole - Earth - planet - atom - NASA - quantum - gravitational waves - atom interferometry - triangle - interferometer - Mark Kasevich - submarine - aircraft - gyroscope - gravimeter - accelerometer - gravity gradiometer - beam splitter - detector - Innovative Advanced Concepts - quantum mechanics - Goddard Space Flight Center - AOSense Inc - absolute zero - superposition of states - Babak Saif - binary-star merger - in space-time

منبع: SPACE.com

3 دیدگاه شما:

ناشناس

sfsfs

ناشناس

انیشتین؟؟؟!!!
درست گفتن اسمش مگه چقدر سخته؟

یک ستاره در هفت آسمان

ما فارسی زبان ها این اسم رو به دو شیوه بیان می کنیم: انیشتین و اینشتین

اگه در گوگل به دنبال هر یک از این دو بگردید، خواهید دید که "انیشتین" رایج تر از "اینشتین"ه

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه