UK lið stefnir að viðskiptalegum skammtafræðilegum þyngdaraflsskynjara

Markmiðið er að byggja upp sýnilegan tæknibúnaðarmann í apríl 2021, sem er tvisvar eins viðkvæm og iðnaður staðall (fallandi massa) tækni og síðast en ekki síst vegna þess að markmiðið er að þetta leiði til viðskiptavöru, 10x hraðar í notkun. "Nú tekur það nokkra daga til að mæla yfir fótboltavöll, við viljum ná því niður í minna en einn dag," sagði Cliff Weatherup, stefnumótandi tækniforritastjóri Teledyne e2v, Electronics Electronics Weekly. Fyrirtækið mun samþætta hluti í loka tækinu .

Tækniinn skynjar enn hreyfingu massa en í þessu tilviki er það ský af öfgakjöldu atómum, líklegt að það sé rúbidíum, dregið upp í lofttæmi og falli aftur undir þyngdarafl. (Sjá Hvernig það virkar hér að neðan)

Skammtafræði hennar tengir allar mælingar við eiginleika atómanna sem notuð eru, sem eins og allir geta sagt er alveg óvarandi, sem þýðir að í orði, þyngdaraflsmælingin gæti verið alger án þess að þurfa á kvörðun.

Teledyne e2v er hluti af hópnum, sem kallast Gravity Pioneer, sem er undir forystu verkfræðistofu RSK og felur einnig í sér: Fraunhofer UK, Altran, Geomatrix Earth Science, Magnetic Shields, UniKLasers, Silicon Microgravity, Optocap, QinetiQ, Háskólinn í Birmingham og Háskólinn í Southampton.

Verkefnið hefur fengið 6 milljónir punda frá rannsóknum og nýsköpun í Bretlandi, eftir að hópurinn lagði fram tilboð í kjölfar 20 milljón punda pundsins Quantum Technologies, hluti af Industrial Strategy Challenge Fund.

Talandi um að fá fjármögnun rannsókna, Dr Richard Murray, viðskiptaþróunarstjóri hjá Teledyne e2v, sagði: "Verkefnið var lagt til af breska hópnum af bestu vísinda- og verkfræðifyrirtækjunum sem Bretlandi hefur að bjóða, frá framleiðendum íhluta til tækjabúnaðar og endabúnaðar, notendur.

Þáttur í velgengni tilboðsins, samkvæmt fyrirtækinu Murray, er að taka þátt í öllum hugsanlegum framboðs keðja auk endanotenda í hópnum. RSK er notandi, þar sem viðskiptavinir eru BP, Network Rail, HS2 og Airbus.

"Bretlandi er leiðandi í skammtatækni og verkefnið sameinar það besta sem Bretland hefur að bjóða á þessu sviði. Þegar við getum sýnt fram á afkastagetu skammtatælu skynjari skynjara mun efnahagsleg og samfélagsleg ávinningur þessarar nýju skammtatækni í Bretlandi vera veruleg, "sagði Murray.

Hvernig það virkar

Tækið felur í sér lóðrétt tómarúmshólf, klasa af rúbidíumatómum og leysum - engin kryogenics er þörf.

Lasar einangra klóma atóm, kæla þá nálægt algeru núlli og þá ræsa þær upp.

Vinstri ómæltur, þyngdarafl myndi valda því að hægja á þessum þyrping og stöðva síðan aftur niður til upphafsstaðar - mikið eins og tennisbolti sem kastaði beint upp myndi gera. Lóðrétt hæð þyrpinganna er um 300 mm.

Á meðan á þessu flugi stendur er þyrpingin þrisvar sinnum högg af leysi, sem bæði mæla það og breyta því.

Við the vegur, á atriðum eru atómin í þyrpinginni sem þarf að loka saman - kerfið myndi vinna með einu atómi.

Það sem það krefst er að hvert atóm bregst við sem bylgju frekar en agna (Louis de Broglie, 1920) - í þessu tilfelli er bylgja með massa sem þyngdarafl getur virkað á. Það krefst þess einnig að hvert atóm geti verið sett í yfirlit tveggja ríkja (Schrödinger köttur) og að þessar tvær yfirborðsbylgjur frá sama atóminu geta truflað hvert annað.

Fyrsta leysisverkfallið er beitt þegar þyrpingin rís í brautinni og setur hvert atóm í yfirlögun.

Í einu mögulegu ástandi er áfanga bylgjulags atómsins ósnortið. Í hinni er fasinn hans lítillega breyttur.

Aftur í agnaheima þýðir þetta að breytingurinn á yfirborði atóminu fær aðeins meira upp hraða og ferðast því hærra.

Seinni verkfallið er nærri toppi flugsins, fjarlægja hvaða áfanga / hraða munur og þriðji á sér stað þegar skýið kemst aftur í upphaf fyrsta verkfallsins.

Allir hæðarmunur í brautunum eru sýndar af truflunargögnum sem eru dregnar út á þremur mælingum - truflun vegna fasaskiptinga í bylgjulíkunni eðli atómanna - og það er hægt að draga úr þessu álagi hraða (þyngdarafls) sem beitt er á atóm í skýinu.

Ef eitt atóm var notað, myndi uppbygging mælinga taka nokkrar mínútur, þess vegna er ský notað til að veita hærra truflun á hljóðmerki.

Þetta er alger mælikvarði á þyngdarafl og myndi vera óvenju dýrmæt eins og það er, ef þess er mikil viðkvæmni þýddi ekki að þyngdarafrit undirskriftin sé swamped af merki vegna líkamlegrar titrings innan mælingarkerfisins - það sem bendir á að meðaltals mínútur yrðu þarf að fá lestur.

Mismunandi mælingar koma til bjargar

Til að hætta við merki vegna kerfi titrings er nákvæmlega sömu mælingar gerðar frekar upp í tómarúmslönguna, á sama tíma með sömu leysir, á annarri atómskífu.

Með því að draga mismununarmerkið í leysismerkinu er hávaða vegna titringsins í eðli sínu aflýst úr hráupplýsingunum.

Alger gildi þyngdaraflsmælingar er einnig aflýst og framleiðsla tækisins verður munurinn á þyngdarafl vegna lítilsháttar mismunandi hæðanna þar sem tveir skýin voru mæld - það er ekki lengur þyngdarmælir en þyngdarmæli.

Og breytingar á þyngdarstiginu eru nákvæmlega það sem skoðunarmenn eru að leita að þegar þeir leita að neðanjarðar tómstundum og fjöldanum.

Fyrir frekari útskýringar, reyndu Háskólinn í Birmingham hlekkur (smelltu á Atom Interferometry)

Það hjálpar til við að þekkja "ásinn" ás í skýringunni þar sem lóðrétt er og skýringin er eins og þú ferðist með atóminu þegar þrír leysirpúlsar breytast á áfanga þess.

Með takk fyrir Háskóli Birmingham kalt atóm vísindamaður Dr Michael Holynski, sem þolinmóð útskýrði starfsregluna þangað til ég hafði hugmynd um hvað er að gerast.