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新的原子激光器可以改善导航系统

点击量:   时间:2017-08-23 01:04:14

作者:Justin Mullins原子激光器产生的物质束具有精确的固定频率,最终可能会产生新一代的超灵敏导航设备激光器克服了自20世纪90年代末首次制造以来困扰原子激光器的一些问题自20世纪50年代以来,原子激光器就像传统激光器对光子所做的一样 - 产生明亮的相干波束这是可能的,因为物质的波粒二象性意味着原子具有可以以与光波类似的方式操纵的相关波长理论上,应该有可能产生一个具有单一精确频率的原子束,其中所有原子都在步进中行进 1997年,美国麻省理工学院的沃尔夫冈·凯特勒(Wolfgang Ketterle)及其同事通过将一组原子冷却至其波状态重叠的程度 - 所谓的“玻色爱因斯坦凝聚物”(Bose Einstein Condensate),创造了第一个原子激光器然后,该团队利用磁场提取原子,创造出相同波长的原子束问题在于,一旦提取了这些原子,重力就会使它们加速,从而改变它们的波长 “其中一个问题是你没有明确定义的波长,这很烦人,”在巴黎光学研究所查尔斯法布里实验室领导开发新激光的物理学家Alain Aspect说法国 Aspect的团队通过使用另一种基于光的激光来解决这个问题,以确保光束完全水平,抵消重力的影响 - 这一壮举需要非凡的精确度 “一切都必须完全一致,”他说 “你必须意识到这种激光器非常难以制造”结果是波长不会改变的光束 “这是一个有用的观点,”达勒姆大学原子激光专家查尔斯亚当斯说 “如果你想进行原子干涉测量等实验,你不希望波长发生变化”回报可能很大原子激光仍然知之甚少,因为与光子不同,原子很容易相互作用因此,原子的运动会引起光束行为的变化,这种现象称为非线性结果是光束的特性随时间变化很大一个重要的问题是这种非线性是一种威胁还是一种天赐一方面,如果物理学家能够完全理解发生了什么,可以使用非线性效应进行前所未有的精确测量但是,如果效果如此复杂以至于无法进行分析,那么就无法进行准确的测量 “原子激光器是否可用于测量引力场之类的问题仍然是一个悬而未决的问题,”Aspect表示新的激光可以帮助回答这个问题,为物理学家提供一种研究原子束的方法,而不会产生引力和其他影响的额外复杂性 Aspect认为原子激光器最终可以构建到类似芯片的器件中,然后用于测量引力场这提供了一种映射地球引力场并在不使用GPS的情况下导航的方法 - 潜艇可能会觉得有用 “最大的希望是原子激光器可以提供与传统激光器相同的突破,”他说但亚当斯提醒说,