Laserstralen kunnen worden gebruikt om de positie of snelheid van een object nauwkeurig te meten. Maar hiervoor is het gebruikelijk
Wetenschappers van de Universiteit Utrecht en TU Wienwaren in staat om zelfs onder zulke moeilijke omstandigheden metingen met een bepaalde nauwkeurigheid te verkrijgen. Ze hebben de laserstraal specifiek aangepast zodat deze de gewenste informatie leverde in een ongeordende omgeving.
“De maximaal mogelijke meetnauwkeurigheid iseen centraal element van alle natuurwetenschappen”, zegt Stefan Rotter van de TU Wien. “In de enorme LIGO-faciliteit, die wordt gebruikt om zwaartekrachtsgolven te detecteren, worden bijvoorbeeld laserstralen naar een spiegel gestuurd en worden veranderingen in de afstand tussen de laser en de spiegel met uiterste precisie gemeten.”
Het werkt alleen zo goed omdat de laserstraal door een ultrahoog vacuüm gaat.
'Maar laten we ons een glazen paneel voorstellen, nietperfect transparant, maar ruw en ongepolijst als een raam in een badkamer ”, vervolgt Allard Mosk van de Universiteit Utrecht. 'Licht gaat natuurlijk voorbij, maar breekt. Lichtgolven veranderen en verspreiden zich, dus we kunnen het object aan de andere kant van het raam niet nauwkeurig met het blote oog zien. " Een vergelijkbare situatie doet zich voor wanneer het nodig is om kleine objecten in biologisch weefsel te onderzoeken: een ongeordende omgeving verstoort de lichtstraal. Dan verandert een simpele, regelmatige, rechte laserstraal in een complexe golfstructuur die in alle richtingen afbuigt.
Maar als je precies weet wat de storende omgeving doetlichtbundel kan de situatie worden veranderd door een complex golfpatroon te creëren in plaats van een simpele directe laserstraal, die wordt omgezet in precies de gewenste vorm. vanwege de rellen en schokken precies waar je het beste resultaat wilt. "Om dit te bereiken, hoef je niet eens precies te weten wat deze overtredingen zijn", legt Dorian Boucher, de eerste auteur van het onderzoek, uit. "Het volstaat om eerst een reeks testgolven door het systeem te sturen om te onderzoeken hoe ze door het systeem veranderen."
De methode werd experimenteel bevestigd inUniversiteit Utrecht: laserstralen werden door een ongeordend medium geleid in de vorm van een troebele plaat. De onderzoekers berekenden vervolgens de optimale golven om het object buiten de plaat te analyseren - dit gebeurde met nanometerprecisie.
Wetenschappers konden aantonen dat de methode niet alleen iswerkt, maar is ook fysiek optimaal: "De nauwkeurigheid van onze methode wordt alleen beperkt door de zogenaamde quantumruis", legt Allard Mosk uit. "Deze ruis komt van het feit dat licht gemaakt is van fotonen - er kan niets aan worden gedaan."
Zie ook:
Saturnusmaan Titan lijkt opmerkelijk veel op de aarde. Welke plannen heeft de mensheid ermee?
Grote aantallen grijze walvissen beginnen te verhongeren en sterven in de Stille Oceaan
Een derde van degenen die hersteld zijn van COVID-19 keert terug naar het ziekenhuis. Elke achtste - sterft