Плавающие атомы для измерения гравитации

25.11.2019

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли нашла новый способ измерения сил гравитации и эффектов, связанных с этими силами. Основой этого метода является измерение мельчайших различий между атомами, находящимися в состоянии квантовой суперпозиции, которые удерживаются в "плавающем" состоянии светом лазеров внутри вакуумной камеры. Исследователи из Беркли считают, что этот новый метод в ряде случаев будет более удобен и полезен, чем традиционные методы проведения подобных измерений, используемых в настоящее время.

Нынешним стандартным способом измерения гравитации и проведения экспериментов с земной силой тяжести является сброс различных объектов с некоторой высоты. При этом, сброс объектов осуществляется внутри вертикальных труб, внутри которых создан вакуум большой глубины и которые являются одновременно экраном, блокирующим воздействие ряда внешних факторов на высокочувствительное измерительное оборудование.

К сожалению, такие методы дают ученым возможность наблюдать за воздействием сил гравитации лишь достаточно короткое время, помимо этого, результаты таких экспериментов часто искажаются непреднамеренным воздействием внешних магнитных и электрических полей. Новый же метод позволяет измерить гравитацию способом, в котором не используются вообще никакие падающие или движущиеся объекты.

Для измерения гравитации новым методом облако атомов цезия распыляется внутри небольшой вакуумной камеры. После этого при помощи вспышек лазерного света эти атомы помещаются в состояние квантовой суперпозиции, разделяются на пары, которые занимают фиксированные положения в пространстве. При этом все организовано так, что один атом пары всегда находится выше второго атома.

Измеряемой величиной в этом методе является значение, численно отражающее волновую составляющую каждого атома, который, будучи квантовой частицей, обладает свойством квантово-волнового дуализма, являясь и частицей и волной одновременно. Различия в измеренных величинах частиц, находящихся на различном расстоянии от Земли, и позволяет вычислить значение гравитации с достаточно высокой точностью.

Отметим, что новый метод измерения гравитации имеет целый ряд существенных преимуществ. При его помощи можно проводить измерения сколь угодно долго, поднимая тем самым точность получаемых значений. Кроме этого, такой же метод может быть использован не только для измерения сил земной гравитации, но и сил гравитационных взаимодействий между двумя частицами, таких, как используемые в эксперименте атомы цезия.

За счет небольших размеров вакуумной камеры ее, эту камеру, гораздо легче экранировать и защитить от всех возможных нежелательных воздействий извне. Благодаря этому в будущем можно будет создать достаточно портативное устройство, которое может быть использовано для измерения гравитации в различных точках земной поверхности и проведения подобных измерений с околоземной орбиты.

Новый метод измерения гравитации может стать чрезвычайно полезным инструментом для ученых, занимающихся проблемой темной материи и энергии, и позволяющим провести проверку других физических фундаментальных вещей, таких, как принцип эквивалентности.

<< Назад: TCL WQ Gaming 25.11.2019

>> Вперед: Твердотельные накопители Blue SN550 NVMe SSD 24.11.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Место рождения влияет на скорость старения человека 04.05.2026 Исследователи из Стэнфордского университета провели масштабный анализ, чтобы разобраться, насколько сильно место происхождения и нынешнего проживания человека влияет на биологическое старение и риск развития различных заболеваний. Команда сосредоточилась на изучении людей с одинаковым генетическим происхождением, но проживающих на разных континентах. Такой подход позволил четко отделить влияние ДНК от воздействия окружающей среды, климата, питания и микробного окружения. Благодаря этому ученые смогли увидеть, какие биологические характеристики связаны именно с этнической принадлежностью, а какие - с географией жизни. Профессор генетики Стэнфордского университета Майкл Снайдер объяснил, что исследование помогает понять, какие метаболиты и микробы коррелируют с этническим происхождением, а какие - с местом обитания. Это разделение дает более точную картину факторов, ускоряющих или замедляющих старение организма. Результаты оказались весьма интересными. У жителей Южной Азии исследователи отметили более выраженное влияние патогенов на организм. В то же время европейцы продемонстрировали повышенное микробное разнообразие в кишечнике, что в целом считается положительным фактором. Однако у них также зафиксировали более высокий уровень метаболитов, которые ассоциируются с развитием сердечно-сосудистых заболеваний. Особенно заметной оказалась разница в биологическом возрасте у восточных азиатов. Те, кто проживает за пределами Азии, оказались биологически старше своих соотечественников, оставшихся на родном континенте. Это говорит о значительном влиянии смены окружающей среды на процессы старения в этой группе. Для европейцев картина получилась противоположной. Переезд и проживание в других регионах мира, напротив, оказывало омолаживающий эффект на биологический возраст по сравнению с теми, кто оставался в Европе. Таким образом, исследование Стэнфордского университета убедительно доказывает, что происхождение и текущее место жительства напрямую формируют индивидуальные траектории старения. Окружающая среда способна как усиливать генетические предрасположенности, так и смягчать их, влияя на метаболизм, микробиом и устойчивость к заболеваниям.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026