Tutkijat mittaavat etäisyyden laserilla kvanttimeluun tarkasti

Lasersäteitä voidaan käyttää kohteen sijainnin tai nopeuden tarkkaan mittaamiseen. Mutta tämä on tavallista

vaatii selkeän ja esteettömän näkemyksen tästäesine. Tämä ehto ei ole aina mahdollista. Esimerkiksi biolääketieteessä tutkitaan rakenteita, joita esiintyy epäsäännöllisissä ja monimutkaisissa ympäristöissä. Tällaisissa olosuhteissa lasersäde yksinkertaisesti taipuu, hajoaa tai taittuu.

Tutkijat Utrechtin yliopistosta ja TU Wienistäpystyivät saamaan tietyn tarkkuuden mittauksia jopa niin vaikeissa olosuhteissa. He muunsivat lasersädettä erityisesti siten, että se toimitti halutun tiedon epäjärjestyneessä ympäristössä.

"Maksimaalinen mahdollinen mittaustarkkuus onkaikkien luonnontieteiden keskeinen osa”, sanoo Stefan Rotter TU Wienistä. "Esimerkiksi valtavassa LIGO-laitoksessa, jota käytetään gravitaatioaaltojen havaitsemiseen, lasersäteet lähetetään peiliin ja laserin ja peilin välisen etäisyyden muutoksia mitataan äärimmäisen tarkasti."

Se toimii vain niin hyvin, koska lasersäde kulkee erittäin korkean tyhjiön läpi.

”Mutta kuvitellaanpa lasipaneelia, eitäysin läpinäkyvä, mutta karkea ja hiomaton kuin kylpyhuoneen ikkuna ”, jatkaa Allard Mosk Utrechtin yliopistosta. ”Valo tietysti kulkee, mutta taittuu. Valoaallot muuttuvat ja hajoavat, joten emme voi nähdä tarkasti ikkunan toisella puolella olevaa esinettä paljaalla silmällä. " Samanlainen tilanne esiintyy, kun on tarpeen tutkia pieniä esineitä biologisen kudoksen sisällä: häiriintynyt ympäristö häiritsee valonsädettä. Sitten yksinkertainen, säännöllinen, suora lasersäde muuttuu monimutkaiseksi aaltorakenteeksi, joka taipuu kaikkiin suuntiin.

Mutta jos tiedät tarkalleen, mitä häiritsevä ympäristö tekeevalonsäde, tilannetta voidaan muuttaa luomalla monimutkainen aaltokuvio yksinkertaisen suoran lasersäteen sijaan, joka muunnetaan täsmälleen haluttuun muotoon. mellakoiden ja iskujen takia tarkalleen missä haluat parhaan tuloksen. "Tämän saavuttamiseksi sinun ei tarvitse edes tietää tarkalleen, mitä nämä rikkomukset ovat", kertoo Dorian Boucher, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja. "Riittää, että ensin lähetetään sarja testiaaltoja järjestelmän läpi tutkimaan, miten ne muuttuvat järjestelmän mukaan."

Menetelmä vahvistettiin kokeellisesti vuonnaUtrechtin yliopisto: lasersäteet suunnattiin häiriintyneen väliaineen läpi samean levyn muodossa. Tutkijat laskivat sitten optimaaliset aallot levyn ulkopuolella olevan kohteen analysoimiseksi - tämä tehtiin nanometrin tarkkuudella.

Tutkijat pystyivät osoittamaan, että menetelmä ei ole vaintoimii, mutta se on optimaalinen myös fyysisessä mielessä: "Menetelmämme tarkkuutta rajoittaa vain ns. kvanttimelu", Allard Mosk selittää. "Tämä melu johtuu siitä, että valo on valmistettu fotoneista - siihen ei voida tehdä mitään."

Katso myös:

Saturnuksen kuu Titan on huomattavan samanlainen kuin Maa. Mitä suunnitelmia ihmiskunnalla on siihen?

Suuri määrä harmaita valaita alkaa nälkään ja kuolee Tyynellämerellä

Kolmasosa COVID-19: stä toipuneista palaa sairaalaan. Joka kahdeksas - kuolee