Kvantegyroskop - Quantum gyroscope

En kvante gyroskop er en meget følsom til at måle vinkeldrejning baseret på kvantemekaniske principper. Den første af disse er bygget af Richard Packard og hans kolleger ved University of California , Berkeley. Den ekstreme følsomhed betyder, at en større version teoretisk kan registrere effekter som små ændringer i jordens rotationshastighed.

Princip

I 1962 antog ph.d.-studerende ved Cambridge University, Brian Josephson , at en elektrisk strøm kunne bevæge sig mellem to superledende materialer, selv når de var adskilt af et tyndt isolerende lag. Udtrykket Josephson-effekt er generisk henvist til de forskellige adfærd, der forekommer i to svagt forbundne makroskopiske kvantesystemer - systemer sammensat af molekyler, som alle har identiske bølgelignende egenskaber. Josephson-effekten betyder blandt andet, at når to superfluider (nul friktionsfluider) er forbundet ved hjælp af et svagt led, og der påføres tryk på superfluidet på den ene side af et svagt led, vil væsken svinge fra den ene side af det svage led til den anden.

Dette fænomen, kendt som kvantefløjte, opstår, når der påføres tryk for at skubbe en superfluid gennem et meget lille hul, noget som lyd produceres ved at blæse luft gennem en almindelig fløjte . Et ringformet rør fyldt med superfluid, blokeret af en barriere indeholdende et lille hul, kunne i princippet bruges til at detektere trykforskelle forårsaget af ændringer i ringens rotationsbevægelse, der faktisk fungerer som et følsomt gyroskop . Superfluid fløjtning blev først demonstreret ved hjælp af helium-3 , som har ulempen ved at være knappe og dyre og kræver ekstremt lav temperatur (et par tusindedele af en Kelvin). Fælles helium-4 , som forbliver overflødig ved 2 Kelvin, er meget mere praktisk, men dens kvantefløjter er for svag til at blive hørt med et enkelt praktisk hul i størrelse. Dette problem blev overvundet ved hjælp af barrierer med tusinder af huller, i virkeligheden et kor af kvantefløjter, der producerede lydbølger, der forstærkede hinanden ved konstruktiv interferens .

Ligning

${\ displaystyle I_ {c} \ propto \ cos \ pi {\ frac {2 \ Omega \ cdot A} {\ kappa _ {s}}}}$

Hvor er rotationsvektoren, A er areavektoren og er kvantet for cirkulation af helium-3. ${\ displaystyle \ Omega}$${\ displaystyle \ kappa _ {s}}$

Referencer

• Simmonds, RW; Marchenkov, A .; Hoskinson, E .; Davis, JC; Packard, RE (2001). "Kvanteforstyrrelse af superfluid 3He". Natur . 412 (6842): 55-58. doi : 10.1038 / 35083518 . ISSN  0028-0836 .
• Barker, BM; O'Connell, RF (1970). "Afledning af ligningerne af et gyroskop fra kvanteteorien om tyngdekraft". Physical Review D . 2 (8): 1428–1435. doi : 10.1103 / PhysRevD.2.1428 . ISSN  0556-2821 .
• Robert Sanders (31. januar 2005). "Superfluid helium-4 fløjter lige den rigtige melodi" . Innovationsrapport . Hentet 30. marts 2019 .

Se også

• Polariton interferometer
• Ringlasergyroskop
• Gyroskop
• Vibrerende struktur gyroskop
• Træghedsmåleenhed
• Halvkugleformet resonatorgyroskop

Dette standarder - eller måling -relaterede artikel er en stub . Du kan hjælpe Wikipedia ved at udvide den .

• v
• t
• e