يقيس العلماء المسافة بالليزر بدقة لضوضاء الكم

يمكن استخدام أشعة الليزر لقياس موضع الجسم أو سرعته بدقة. ولكن لهذا هو المعتاد

يتطلب رؤية واضحة ودون عائق لهذا الأمرهدف. هذا الشرط ليس ممكنا دائما. في الطب الحيوي، على سبيل المثال، تتم دراسة الهياكل الموجودة في البيئات غير النظامية والمعقدة. في مثل هذه الظروف، ينحرف شعاع الليزر ببساطة أو ينتشر أو ينكسر.

علماء من جامعة أوتريخت و TU Wienتمكنوا من الحصول على قياسات بدقة معينة حتى في مثل هذه الظروف الصعبة. لقد قاموا بتعديل شعاع الليزر على وجه التحديد بحيث يقدم المعلومات المطلوبة في بيئة مضطربة.

"أقصى دقة قياس ممكنة هييقول ستيفان روتر من جامعة TU Wien: "إنها عنصر أساسي في جميع العلوم الطبيعية". "على سبيل المثال، في منشأة LIGO الضخمة، والتي تستخدم للكشف عن موجات الجاذبية، يتم إرسال أشعة الليزر إلى المرآة، ويتم قياس التغيرات في المسافة بين الليزر والمرآة بدقة متناهية."

إنه يعمل بشكل جيد فقط لأن شعاع الليزر يمر عبر فراغ عالي جدًا.

"ولكن دعونا نتخيل لوحة زجاجية ، لايتابع ألارد موسك من جامعة أوتريخت: شفافة تمامًا ، لكنها خشنة وغير مصقولة مثل نافذة الحمام. "الضوء ، بالطبع ، يمر ، لكنه ينكسر. تتغير موجات الضوء وتتشتت ، لذلك لا يمكننا رؤية الجسم بدقة على الجانب الآخر من النافذة بالعين المجردة ". تحدث حالة مماثلة عندما يكون من الضروري فحص الأجسام الدقيقة داخل الأنسجة البيولوجية: تتداخل البيئة المضطربة مع شعاع الضوء. ثم يتحول شعاع ليزر بسيط ومنتظم ومستقيم إلى بنية موجية معقدة تنحرف في جميع الاتجاهات.

ولكن إذا كنت تعرف بالضبط ما تفعله البيئة المتداخلةشعاع الضوء ، يمكن تغيير الوضع عن طريق إنشاء نمط موجة معقد بدلاً من شعاع ليزر مباشر بسيط ، والذي يتم تحويله إلى الشكل المطلوب تمامًا. بسبب أعمال الشغب والصدمات بالضبط حيث تريد أفضل نتيجة. يوضح دوريان باوتشر ، المؤلف الأول للدراسة: "لتحقيق ذلك ، لا تحتاج حتى إلى معرفة بالضبط ما هي هذه الانتهاكات". "يكفي أولاً إرسال سلسلة من موجات الاختبار عبر النظام لدراسة كيفية تغييرها بواسطة النظام".

تم تأكيد الطريقة تجريبيا فيجامعة أوتريخت: تم توجيه أشعة الليزر عبر وسط غير منظم على شكل صفيحة غائمة. ثم قام الباحثون بحساب الموجات المثلى لتحليل الجسم خارج الصفيحة - وقد تم ذلك بدقة نانومترية.

تمكن العلماء من إثبات أن الطريقة ليست فقطيعمل ، ولكنه أيضًا مثالي بالمعنى المادي: "دقة طريقتنا محدودة فقط بما يسمى ضوضاء الكم ،" يوضح ألارد موسك. "هذه الضوضاء تأتي من حقيقة أن الضوء مصنوع من الفوتونات - لا يمكن فعل أي شيء حيال ذلك."

انظر أيضا:

قمر زحل تيتان يشبه الأرض بشكل ملحوظ. ما هي الخطط التي تمتلكها البشرية لذلك؟

تبدأ أعداد كبيرة من الحيتان الرمادية بالجوع والموت في المحيط الهادئ

يعود ثلث الذين تعافوا من مرض كوفيد -19 إلى المستشفى. كل ثمانية - يموت