एटम इंटरफेरोमीटर
एक परमाणु व्यतिकरणमापी एक व्यतिकरणमापी है जो परमाणुओं के तरंग-कण द्वैत चरित्र का उपयोग करता है। ऑप्टिकल इंटरफेरोमीटर के समान, परमाणु इंटरफेरोमीटर विभिन्न पथों के साथ परमाणु पदार्थ तरंगों के बीच चरण में अंतर को मापता है। एटम इंटरफेरोमीटर के मौलिक भौतिकी में कई उपयोग हैं जिनमें गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक, मुक्त गिरावट की सार्वभौमिकता, और गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए एक विधि के रूप में प्रस्तावित किया गया है।[1] उन्होंने एक्सेलेरोमीटर, रोटेशन सेंसर और ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर के रूप में भी उपयोग किया है।[2]
सिंहावलोकन
इंटरफेरोमेट्री स्वाभाविक रूप से वस्तु की तरंग प्रकृति पर निर्भर करती है। जैसा कि लुई ने अपने पीएचडी थीसिस में 7 वें ड्यूक डी ब्रोगली द्वारा इंगित किया है, कण, परमाणुओं सहित, तरंगों की तरह व्यवहार कर सकते हैं (तथाकथित लहर-कण द्वंद्व, क्वांटम यांत्रिकी के सामान्य ढांचे के अनुसार)। अधिक से अधिक उच्च परिशुद्धता प्रयोग अब परमाणु व्यतिकरणमापी को उनके लघु डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य के कारण नियोजित करते हैं। कुछ प्रयोग अब अणुओं का उपयोग और भी कम डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य प्राप्त करने और क्वांटम यांत्रिकी की सीमाओं की खोज के लिए कर रहे हैं।[3] परमाणुओं के साथ कई प्रयोगों में, लेज़र आधारित इंटरफेरोमीटर की तुलना में पदार्थ और प्रकाश की भूमिकाएं उलट जाती हैं, यानी बीम स्प्लिटर और दर्पण लेजर होते हैं जबकि स्रोत इसके बजाय पदार्थ तरंगों (परमाणुओं) का उत्सर्जन करता है।
इंटरफेरोमीटर प्रकार
जबकि परमाणुओं का उपयोग प्रकाश की तुलना में उच्च आवृत्तियों (और इस प्रकार सटीकता) तक आसान पहुंच प्रदान करता है, परमाणु गुरुत्वाकर्षण से बहुत अधिक प्रभावित होते हैं। कुछ उपकरणों में, परमाणुओं को ऊपर की ओर निकाल दिया जाता है और इंटरफेरोमेट्री तब होती है जब परमाणु उड़ान में होते हैं, या मुक्त उड़ान में गिरते समय। अन्य प्रयोगों में मुक्त त्वरण द्वारा गुरुत्वाकर्षण प्रभाव को नकारा नहीं जाता है; गुरुत्वाकर्षण की क्षतिपूर्ति के लिए अतिरिक्त बल का उपयोग किया जाता है। जबकि सिद्धांत रूप में ये निर्देशित प्रणालियाँ माप समय की मनमानी मात्रा प्रदान कर सकती हैं, उनकी क्वांटम सुसंगतता अभी भी चर्चा में है। हाल के सैद्धांतिक अध्ययनों से संकेत मिलता है कि निर्देशित प्रणालियों में सुसंगतता वास्तव में संरक्षित है, लेकिन अभी तक इसकी प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं हुई है।
शुरुआती एटम इंटरफेरोमीटर ने बीम स्प्लिटर्स और मिरर के लिए स्लिट्स या तारों को तैनात किया। बाद की प्रणालियाँ, विशेष रूप से निर्देशित प्रणालियाँ, विभाजन और परावर्तित करने के लिए प्रकाश बलों का उपयोग करती हैं पदार्थ की लहर।[4]
उदाहरण
| Group | Year | Atomic species | Method | Measured effect(s) |
|---|---|---|---|---|
| Pritchard | 1991 | Na, Na2 | Nano-fabricated gratings | Polarizability, index of refraction |
| Clauser | 1994 | K | Talbot-Lau interferometer | |
| Zeilinger | 1995 | Ar | Standing light wave diffraction gratings | |
| Helmke Bordé |
1991 | Ramsey–Bordé | Polarizability, Aharonov–Bohm effect: exp/theo , Sagnac effect 0.3 rad/s/Hz | |
| Chu | 1991 1998 |
Na
Cs |
Kasevich - Chu interferometer Light pulses Raman diffraction |
Gravimeter: Fine-structure constant: |
| Kasevich | 1997 1998 |
Cs | Light pulses Raman diffraction | Gyroscope: rad/s/Hz, Gradiometer: |
| Berman | Talbot-Lau |
इतिहास
1930 में एस्टरमैन और स्टर्न द्वारा पूर्ण परमाणुओं से पदार्थ तरंग पैकेट के पृथक्करण को पहली बार देखा गया था, जब Na बीम को NaCl की सतह से अलग किया गया था।[5] रिपोर्ट किया गया पहला आधुनिक एटम इंटरफेरोमीटर मेटास्टेबल हीलियम परमाणुओं के साथ एक यंग्स-टाइप डबल-स्लिट प्रयोग था और 1991 में कार्नल और मेल्नेक द्वारा एक माइक्रोफैब्रिकेटेड डबल स्लिट था।[6] और एमआईटी में डेविड ई. प्रिचर्ड के आसपास के समूह में तीन माइक्रोफैब्रिकेटेड विवर्तन झंझरी और ना परमाणुओं का उपयोग कर एक इंटरफेरोमीटर।[7] कुछ ही समय बाद, आम तौर पर परमाणु घड़ियों में उपयोग किए जाने वाले रैमसे इंटरफेरोमेट्री के एक ऑप्टिकल संस्करण को जर्मनी के ब्राउनश्वेग में भौतिक-तकनीकी संघीय संस्थान में एक परमाणु इंटरफेरोमीटर के रूप में भी मान्यता दी गई थी।[8] परमाणुओं के आंशिक तरंग पैकेटों के बीच सबसे बड़ा भौतिक अलगाव लेज़र कूलिंग तकनीकों का उपयोग करके प्राप्त किया गया था और स्टैनफोर्ड में एस चू और सहकर्मियों द्वारा रमन संक्रमणों को उत्तेजित किया गया था।[9] क्रोनिन, श्मीडमेयर और प्रिचर्ड द्वारा 2088 की व्यापक समीक्षा में एटम इंटरफेरोमेट्री के लिए कई नए प्रायोगिक दृष्टिकोणों का दस्तावेजीकरण किया गया है।[10] हाल ही में परमाणु व्यतिकरणमापी ने प्रयोगशाला स्थितियों से बाहर निकलना शुरू कर दिया है और वास्तविक वातावरण में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों को संबोधित करना शुरू कर दिया है।[11]
जड़त्वीय नेविगेशन
डेविड कीथ (भौतिक विज्ञानी)|डी.डब्ल्यू. कीथ। सफलता प्राप्त करने के बाद, कीथ ने आंशिक रूप से परमाणु भौतिकी को छोड़ने का फैसला किया, क्योंकि परमाणु इंटरफेरोमेट्री के लिए सबसे स्पष्ट अनुप्रयोगों में से एक एसएसबीएन के लिए अत्यधिक सटीक जाइरोस्कोप में था।[12] AIGs (परमाणु इंटरफेरोमीटर जाइरोस्कोप) और ASGs (परमाणु स्पिन गायरोस्कोप) परमाणु इंटरफेरोमीटर का उपयोग रोटेशन को समझने के लिए करते हैं या बाद के मामले में, परमाणु स्पिन का उपयोग कॉम्पैक्ट आकार, उच्च परिशुद्धता और चिप पर बनने की संभावना दोनों के साथ रोटेशन को समझने के लिए करते हैं। पैमाना।[13][14] भविष्य के जड़त्वीय मार्गदर्शन अनुप्रयोगों में स्थापित रिंग लेजर जाइरोस्कोप, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप और गोलार्ध गुंजयमान यंत्र जाइरोस्कोप के साथ एआई जाइरोस प्रतिस्पर्धा कर सकता है।[15]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Dimopoulos, S.; et al. (2009). "परमाणु इंटरफेरोमेट्री के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंग का पता लगाना". Physics Letters B. 678 (1): 37–40. arXiv:0712.1250. Bibcode:2009PhLB..678...37D. doi:10.1016/j.physletb.2009.06.011. S2CID 118837118.
- ↑ Stray, Ben; Lamb, Andrew; Kaushik, Aisha; Vovrosh, Jamie; Winch, Jonathan; Hayati, Farzad; Boddice, Daniel; Stabrawa, Artur; Niggebaum, Alexander; Langlois, Mehdi; Lien, Yu-Hung; Lellouch, Samuel; Roshanmanesh, Sanaz; Ridley, Kevin; de Villiers, Geoffrey; Brown, Gareth; Cross, Trevor; Tuckwell, George; Faramarzi, Asaad; Metje, Nicole; Bongs, Kai; Holynski, Michael (2020). "ग्रेविटी कार्टोग्राफी के लिए क्वांटम सेंसिंग". Nature. 602 (7898): 590–594. doi:10.1038/s41586-021-04315-3. PMC 8866129. PMID 35197616.
- ↑ Hornberger, K.; et al. (2012). "Colloquium: Quantum interference of clusters and molecules". Rev. Mod. Phys. 84 (1): 157. arXiv:1109.5937. Bibcode:2012RvMP...84..157H. doi:10.1103/revmodphys.84.157. S2CID 55687641.
- ↑ Rasel, E. M.; et al. (1995). "प्रकाश के विवर्तन झंझरी के साथ एटम वेव इंटरफेरोमेट्री". Phys. Rev. Lett. 75 (14): 2633–2637. Bibcode:1995PhRvL..75.2633R. doi:10.1103/physrevlett.75.2633. PMID 10059366.
- ↑ Estermann, I.; Stern, Otto (1930). "आणविक बीम का विवर्तन". Z. Phys. 61 (1–2): 95. Bibcode:1930ZPhy...61...95E. doi:10.1007/bf01340293. S2CID 121757478.
- ↑ Carnal, O.; Mlynek, J. (1991). "Young's double-slit experiment with atoms: A simple atom interferometer". Phys. Rev. Lett. 66 (21): 2689–2692. Bibcode:1991PhRvL..66.2689C. doi:10.1103/physrevlett.66.2689. PMID 10043591.
- ↑ Keith, D.W.; Ekstrom, C.R.; Turchette, Q.A.; Pritchard, D.E. (1991). "परमाणुओं के लिए एक इंटरफेरोमीटर". Phys. Rev. Lett. 66 (21): 2693–2696. Bibcode:1991PhRvL..66.2693K. doi:10.1103/physrevlett.66.2693. PMID 10043592. S2CID 6559338.
- ↑ Riehle, F.; Th; Witte, A.; Helmcke, J.; Ch; Bordé, J. (1991). "Optical Ramsey spectroscopy in a rotating frame: Sagnac effect in a matter-wave interferometer". Phys. Rev. Lett. 67 (2): 177–180. Bibcode:1991PhRvL..67..177R. doi:10.1103/physrevlett.67.177. PMID 10044514.
- ↑ Kasevich, M.; Chu, S. (1991). "उत्तेजित रमन संक्रमणों का उपयोग करते हुए परमाणु इंटरफेरोमेट्री". Phys. Rev. Lett. 67 (2): 181–184. Bibcode:1991PhRvL..67..181K. doi:10.1103/physrevlett.67.181. PMID 10044515. S2CID 30845889.
- ↑ A bot will complete this citation soon. Click here to jump the queue arXiv:0712.3703.
- ↑ Bongs, K.; Holynski, M.; Vovrosh, J.; Bouyer, P.; Condon, G.; Rasel, E.; Schubert, C.; Schleich, W.P.; Roura, A. (2019). "प्रयोगशाला से एटम इंटरफेरोमेट्रिक क्वांटम सेंसर को वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में ले जाना". Nat. Rev. Phys. 1 (12): 731–739. Bibcode:2019NatRP...1..731B. doi:10.1038/s42254-019-0117-4. S2CID 209940190.
- ↑ Rotman, David (February 8, 2013). "ग्लोबल वार्मिंग को रोकने के लिए एक सस्ती और आसान योजना". MIT Technology Review. Retrieved 1 July 2021.
- ↑ Fang, Jiancheng; Qin, Jie (2012). "Advances in Atomic Gyroscopes: A View from Inertial Navigation Applications". Sensors. 12 (5): 6331–6346. Bibcode:2012Senso..12.6331F. doi:10.3390/s120506331. PMC 3386743. PMID 22778644.
- ↑ Advances in Atomic Gyroscopes: A View from Inertial Navigation Applications. Full PDF
- ↑ Cold Atom Gyros – IEEE Sensors 2013
बाहरी संबंध
- Cronin, A. D.; Schmiedmayer, J.; Pritchard, D. E. (2009). "Optics and interferometry with atoms and molecules". Rev. Mod. Phys. 81 (3): 1051–1129. arXiv:0712.3703. Bibcode:2009RvMP...81.1051C. doi:10.1103/RevModPhys.81.1051. S2CID 28009912.
- Adams, C. S.; Sigel, M.; Mlynek, J. (1994). "Atom Optics". Phys. Rep. 240 (3): 143–210. Bibcode:1994PhR...240..143A. doi:10.1016/0370-1573(94)90066-3. Overview of the atom–light interaction
- P. R. Berman [Editor], Atom Interferometry. Academic Press (1997). Detailed overview of atom interferometers at that time (good introductions and theory).
- Stedman Review of the Sagnac Effect
