Квантовый гироскоп - Quantum gyroscope

А квант гироскоп очень чувствительный прибор для измерения угловое вращение на основе квантово-механический принципы. Первый из них был построен Ричард Паккард и его коллеги по Калифорнийский университет, Беркли. Чрезвычайная чувствительность означает, что теоретически более крупная версия может обнаруживать такие эффекты, как незначительные изменения скорости вращения Земли.

Принцип

В 1962 г. Кембриджский университет Аспирант Брайан Джозефсон предположили, что электрический ток может проходить между двумя сверхпроводящими материалами, даже если они разделены тонким изолирующим слоем. Эффект джозефсона стал обозначать в общем различное поведение, которое возникает в любых двух слабо связанных макроскопических квантовых системах - системах, состоящих из молекул, которые все обладают одинаковыми волнообразными свойствами. Среди прочего, эффект Джозефсона означает, что когда два сверхтекучие жидкости (жидкости с нулевым трением) соединяются с помощью слабого звена, и давление прикладывается к сверхтекучей жидкости с одной стороны слабого звена, жидкость будет колебаться от одной стороны слабого звена к другой.[нужна цитата ]

Это явление, известное как квантовый свист, возникает, когда давление прикладывается, чтобы протолкнуть сверхтекучую жидкость через очень маленькое отверстие, подобно тому, как звук создается при продувке воздуха через обычное отверстие. свист. Кольцевая трубка, заполненная сверхтекучей жидкостью, заблокированная перегородкой, содержащей крошечное отверстие, в принципе может быть использована для обнаружения разницы давлений, вызванной изменениями во вращательном движении кольца, фактически действуя как чувствительный гироскоп. Впервые сверхтекучий свист был продемонстрирован с использованием гелий-3, который имеет недостаток в том, что он дефицитный и дорогой, а также требует чрезвычайно низкой температуры (несколько тысячных градуса Кельвина). Общий гелий-4, который остается сверхтекучим при 2 Кельвина, гораздо более практичен, но его квантовый свист слишком слаб, чтобы его можно было услышать с помощью единственного отверстия практического размера. Эта проблема была преодолена с помощью барьеров с тысячами отверстий, по сути, хором квантовых свистов, производящих звуковые волны, которые усиливали друг друга за счет конструктивное вмешательство.[нужна цитата ]

Уравнение

Где - вектор вращения, A - вектор площади, а - квант обращения гелия-3.

Рекомендации

  • Simmonds, R.W .; Марченков, А .; Хоскинсон, Э .; Davis, J.C .; Паккард, Р. Э. (2001). «Квантовая интерференция сверхтекучего 3He». Природа. 412 (6842): 55–58. Дои:10.1038/35083518. ISSN  0028-0836.
  • Barker, B.M .; О'Коннелл, Р. Ф. (1970). «Вывод уравнений движения гироскопа из квантовой теории гравитации». Физический обзор D. 2 (8): 1428–1435. Дои:10.1103 / PhysRevD.2.1428. ISSN  0556-2821.
  • Роберт Сандерс (31 января 2005 г.). «Сверхтекучий гелий-4 свистит как раз нужную мелодию». Отчет об инновациях. Получено 30 марта 2019.

Смотрите также