افزایش هزار برابری دقت سامانه جی‌پی‌اس با بهره‌گیری از ساعت فوق دقیق جدید

دانشمندان موفق به ساخت ساعت فوق دقیقی شدند که دقت زمان‌سنجی آن هزار برابر افزایش یافته و می‌تواند در ترکیب با فناوری‌های فعلی، دقت سامانه ناوبری ماهواره‌ای جی‌پی‌اس را هزار برابر افزایش دهد. از ساعت‌های اتمی روی ماهواره‌های جی‌پی‌اس استفاده می‌شود، اما همین ساعت‌ها نیز می‌بایست دو بار در روز اصلاح شوند تا صحیح کار کنند.

این ساعت اما از نوع «مشبک نوری» (Optical Lattice) است و علاوه‌بر استفاده در ماهواره‌های جی‌پی‌اس، به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا کیهان را به‌شکلی که تاکنون میسر نبوده است مطالعه و کاوش کنند، امواج گرانشی را کشف کرده و آزمایش‌های دقیقی روی اصول پایه طبیعت انجام دهند. ساعت مذکور آن‌قدر دقیق است که اگر ۳۰ میلیارد سال کار کند، کمتر از یک ثانیه عقب می‌ماند.

این ساعت کاربردهای مختلف دیگری نیز دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به شناسایی ماده تاریک اشاره کرد. فناوری مورد بحث اجازه می‌دهد کاوشگرهای فضایی با دقت بیشتری کنترل شوند و به محققان در ردیابی بهتر آتشفشان‌ها و حوادث لرزه‌ای و فرود یک فضاپیمای بدون سرنشین در مریخ کمک شایانی می‌کند. ساعت مذکور را را هیده‌توشی کاتوری (Hidetoshi Yatori)، از دانشگاه توکیو (University of Tokyo) ژاپن، و جون یه (Jun Ye)، از دانشگاه کلرادو بولدر (University of Colorado Boulder) آمریکا، ساخته‌اند.

محققان طی آزمایش‌های خود وسیله‌ای برای دقیق‌تر شدن ساعت‌ها با رساندن نوسان‌ها به انتهای قابل مشاهده طیف الکترومغناطیسی با فرکانس‌های صد هزار برابر بیشتر از ساعت‌های اتمی موجود ساختند. آن‌ها دریافتند که نیاز به راهی برای به‌دام انداختن اتم‌ها و ثابت نگه داشتن آن‌ها در دمای فوق‌العاده پایین جهت کمک به اندازه‌گیری صحیح زمان دارند.

پژوهشگران متوجه شدند اگر اتم‌ها به‌دلیل گرانش سقوط کنند یا به‌هر نحوی حرکت کنند، دقت از دست می‌رود و نسبیت باعث اختلال زمان‌بندی می‌شود؛ بنابراین برای به‌دام انداختن اتم‌ها یک شبکه نوری شامل موجی ایجاد کردند که توسط پرتوی لیزر شکل گرفته و حالتی به‌شکل شانه تخم مرغ به‌وجود می‌آورد که برای گرفتن اتم‌ها مناسب است.

جون یه دراین‌باره توضیح می‌دهد: «شما این پرتو را وسط محفظه خلا قرار می‌دهید و می‌توانید اتم‌ها را با نور وسط این محفظه ثابت نگه دارید. ما آن را به‌گونه‌ای مهندسی کردیم که ثابت نگه‌داشتن این اتم‌ها هیچ اختلالی در اندازه‌گیری فاصله انرژی بین این دو حالت کوانتومی که برای اندازه‌گیری زمان توسط ساعت اهمیت دارد، ایجاد نمی‌کند.» گفتنی است اگر ساعت‌های رصدخانه‌های جهان با کوچکترین کسرهای ثانیه همگام شوند، ستاره‌شناسان نیز می‌توانند سیاه‌چاله‌ها را بهتر بشناسند.

گفتنی است بهترین ساعت‌های اتمی در جهان برای به‌دست آوردن خطوط طیفی باریکی که تحت تاثیر «اثر دوپلر» (Doppler Effect) و «عقب‌نشینی اتمی» (Atomic Recoil) قرار ندارند، از اتم‌هایی استفاده می‌کنند که در شبکه‌های نوری به‌دام افتاده‌اند. عقب‌نشینی اتمی در نتیجه تعامل یک اتم با یک ذره بنیادی پرانرژی است؛ هنگامی‌که حرکت ذره به‌طور کامل و بدون تغییر میزان آزادی اتم در جابه‌جایی، به اتم منتقل می‌شود. اثر دوپلر در فیزیک نیز به امواجی اطلاق می‌شود که بسامد یک موج بر اثر حرکت فرستنده یا گیرنده آن تغییر می‌کند.

منبع isna wikipedia wikipedia nasa
نوشته‌های که ممکن است علاقه‌مند باشید :
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.