[h=2]
در آزمایش‌هایی که امروزه به منظور آشکارسازی امواج گرانشی صورت می‌گیرند، از روش‌هایی برای تداخل‌سنجی استفاده می‌شود که نوفه ناشی از لیزر در آن‌ها اثرات منفی بسیاری دارد. به تازگی گروهی از دانشمندان دانشگاه استنفورد روشی را برای تداخل‌سنجی پیشنهاد داده‌اند که با نام تداخل‌سنجی اتمی شناخته می‌شود و دارای مزایای زیادی نسبت به سایر روش‌ها است. یکی از این مزایا آن است که اثر نوفه‌های لیزری هنگام استفاده از این روش تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد.
نظریه نسبیت عام اینشتین وجود امواج گرانشی را پیش‌بینی می‌کند، اما تا کنون این امواج تنها به صورت غیر مستقیم در داده‌های اختر فیزیکی مشاهده شده‌اند. گروه‌های بین‌المللی بسیاری در حال جستجو برای دستیابی به شواهد مستقیمی مبنی بر وجود امواج گرانشی با استفاده از تداخل‌سنج‌های لیزری غول‌پیکری هستند که قادرند تغییر فاز ناشی از این حضور امواج را آشکارسازی کنند، اما غالبا حساسیت این آشکارسازها به علت وجود نوفه حاصل از لیزر بسیار محدود است. اخیرا در مقاله‌ای که توسط پیتر گراهام (Peter Graham) و همکارانش از دانشگاه استنفورد در فیزیکال ریویو لترز چاپ شده است، این گروه پیشنهاد کرده‌اند که از پایداری و دقت امواج مادی برای حل مشکلات ناشی از نوفه که در آزمایش‌های امروزی به چشم می‌خورد استفاده شود.
تداخل‌سنج‌های اتمی کارایی بهتری نسبت به سایر تداخل‌سنج‌ها دارند، چرا که قادرند شتاب اتم‌های در حال سقوط آزاد را در دو مکان مختلف برای تعیین تغییرات فضازمان اندازه بگیرند. در این نوع از تداخل‌سنج‌ها تنها یک لیزر برای بررسی هر دو گروه از اتم‌های در حال سقوط آزاد کافی است، بنابراین اثرات نوفه لیزر تا حد چشمگیری نسبت به سایر تداخل‌سنج‌ها کمتر است. با این حال هنگامی که طول لیزر برای اندازه‌گیری اثرات گرانشی به اندازه کافی زیاد می‌شود نوفه‌ها مجددا باز می‌گردند.
به همین دلیل گراهام و همکارانش تصمیم گرفتند تا از فوتون‌ها برای برانگیخته کردن اتم‌ها و بازگرداندن مجدد آن‌ها به حالت پایه و نیز برای شکافتن و آمیختن دوباره تابع موج آنسامبل اتمی استفاده کنند. هنگامی که آنسامبل ادغام می‌شود، فریزهای تداخلی ناشی از امواج مادی به مدت زمانی که اتم‌ها در تراز برانگیخته باقی مانده‌اند بستگی پیدا می‌کند. در این مجموعه اتم‌ها همانند کرونومترهایی عمل می‌کنند که زمان گذار از تراز برانگیخته به تراز پایه را در پالس‌های لیزر میان دو نقطه اندازه‌گیری می‌کنند. چنانچه یک موج گرانشی از داخل این مجموعه عبور کند، زمان حرکت نور دچار نوسان می‌شود. بنابراین اثر این امواج با استفاده از تداخل‌سنج‌های اتمی که مدت زمان برانگیختگی اتم‌های کرونومتر را احساس می‌کنند اندازه گرفته می‌شود.
گروه گراهام می‌گوید که چنانچه این آزمایش از نظر تجربی قابل اجرا باشد، دارای مزیت‌های فراوانی نسبت به روش‌های پیشین است. به عنوان مثال در این روش ما به جای آنکه از دو بازوی بسیار طولانی عمود بر هم برای تداخل‌سنج استفاده کنیم تنها به یک بازو نیاز داریم. همچنین این روش تنها به ثابت بودن سرعت نور بستگی دارد، بنابراین میزان پایداری لیزر اثر چندانی بر روی اندازه‌گیری‌های ما نخواهد داشت.
منبع:http://physics.aps.org/synopsis-for/...ett.110.171102
مرجع:http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i17/e171102a
http://psi.ir/html/general/index_f.html
نظریه نسبیت عام اینشتین وجود امواج گرانشی را پیش‌بینی می‌کند، اما تا کنون این امواج تنها به صورت غیر مستقیم در داده‌های اختر فیزیکی مشاهده شده‌اند. گروه‌های بین‌المللی بسیاری در حال جستجو برای دستیابی به شواهد مستقیمی مبنی بر وجود امواج گرانشی با استفاده از تداخل‌سنج‌های لیزری غول‌پیکری هستند که قادرند تغییر فاز ناشی از این حضور امواج را آشکارسازی کنند، اما غالبا حساسیت این آشکارسازها به علت وجود نوفه حاصل از لیزر بسیار محدود است. اخیرا در مقاله‌ای که توسط پیتر گراهام (Peter Graham) و همکارانش از دانشگاه استنفورد در فیزیکال ریویو لترز چاپ شده است، این گروه پیشنهاد کرده‌اند که از پایداری و دقت امواج مادی برای حل مشکلات ناشی از نوفه که در آزمایش‌های امروزی به چشم می‌خورد استفاده شود.
تداخل‌سنج‌های اتمی کارایی بهتری نسبت به سایر تداخل‌سنج‌ها دارند، چرا که قادرند شتاب اتم‌های در حال سقوط آزاد را در دو مکان مختلف برای تعیین تغییرات فضازمان اندازه بگیرند. در این نوع از تداخل‌سنج‌ها تنها یک لیزر برای بررسی هر دو گروه از اتم‌های در حال سقوط آزاد کافی است، بنابراین اثرات نوفه لیزر تا حد چشمگیری نسبت به سایر تداخل‌سنج‌ها کمتر است. با این حال هنگامی که طول لیزر برای اندازه‌گیری اثرات گرانشی به اندازه کافی زیاد می‌شود نوفه‌ها مجددا باز می‌گردند.
به همین دلیل گراهام و همکارانش تصمیم گرفتند تا از فوتون‌ها برای برانگیخته کردن اتم‌ها و بازگرداندن مجدد آن‌ها به حالت پایه و نیز برای شکافتن و آمیختن دوباره تابع موج آنسامبل اتمی استفاده کنند. هنگامی که آنسامبل ادغام می‌شود، فریزهای تداخلی ناشی از امواج مادی به مدت زمانی که اتم‌ها در تراز برانگیخته باقی مانده‌اند بستگی پیدا می‌کند. در این مجموعه اتم‌ها همانند کرونومترهایی عمل می‌کنند که زمان گذار از تراز برانگیخته به تراز پایه را در پالس‌های لیزر میان دو نقطه اندازه‌گیری می‌کنند. چنانچه یک موج گرانشی از داخل این مجموعه عبور کند، زمان حرکت نور دچار نوسان می‌شود. بنابراین اثر این امواج با استفاده از تداخل‌سنج‌های اتمی که مدت زمان برانگیختگی اتم‌های کرونومتر را احساس می‌کنند اندازه گرفته می‌شود.
گروه گراهام می‌گوید که چنانچه این آزمایش از نظر تجربی قابل اجرا باشد، دارای مزیت‌های فراوانی نسبت به روش‌های پیشین است. به عنوان مثال در این روش ما به جای آنکه از دو بازوی بسیار طولانی عمود بر هم برای تداخل‌سنج استفاده کنیم تنها به یک بازو نیاز داریم. همچنین این روش تنها به ثابت بودن سرعت نور بستگی دارد، بنابراین میزان پایداری لیزر اثر چندانی بر روی اندازه‌گیری‌های ما نخواهد داشت.
منبع:http://physics.aps.org/synopsis-for/...ett.110.171102
مرجع:http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i17/e171102a
http://psi.ir/html/general/index_f.html