Лазерні промені можна використовувати для точного вимірювання положення чи швидкості об'єкта. Але для цього зазвичай
Вчені з Утрехтського університету та TU Wienзмогли одержати вимірювання заданої точності навіть у таких складних умовах. Вони спеціально модифікували лазерний промінь так, щоб він доставляв бажану інформацію в невпорядкованому середовищі.
«Максимально можлива точність вимірів – цецентральний елемент усіх природничих наук», - каже Стефан Роттер із TU Wien. — «Наприклад, у величезній установці LIGO, яка використовується для виявлення гравітаційних хвиль, лазерні промені надсилають на дзеркало, а зміни відстані між лазером та дзеркалом вимірюються з надзвичайною точністю».
Це працює так добре тільки тому, що лазерний промінь проходить через надвисокий вакуум.
«Але давайте уявимо скляну панель, що неідеально прозору, а грубу і невідшліфованих, як вікно у ванній », - продовжує Аллард Моск з Утрехтського університету. «Світло, звичайно, проходить, але заломлюючись. Світлові хвилі змінюються і розсіюються, тому ми не можемо точно побачити об'єкт по іншу сторону вікна неозброєним оком ». Аналогічна ситуація відбувається тоді, коли необхідно досліджувати крихітні об'єкти всередині біологічної тканини: невпорядкована середу заважає променю світла. Тоді простий регулярний прямий лазерний промінь перетворюється в складну хвильову структуру, яка відхиляється в усіх напрямках.
Але якщо точно знати, що заважає середовище робить зсвітловим променем, можна змінити ситуацію: створити складний йде хвилями замість простого прямого лазерного променя, який перетворюється в точно бажану форму. через заворушення і ударів саме там, де необхідно домогтися найкращого результату. «Щоб досягти цього, вам навіть не потрібно точно знати, що це за порушення», - пояснює Доріан Буше, перший автор дослідження. «Досить спочатку відправити серію пробних хвиль через систему, щоб вивчити, як вони змінюються системою».
Метод був підтверджений експериментально вУтрехтском університеті: лазерні промені прямували через невпорядковану середу в вигляді каламутній пластини. Потім дослідники розрахували оптимальні хвилі для аналізу об'єкта за межами пластини - це вдалося зробити з точністю до нанометрів.
Вчені змогли показати, що метод не тількипрацює, але і є оптимальним у фізичному сенсі: «Точність нашого методу обмежена тільки так званим квантовим шумом», - пояснює Аллард Моск. «Цей шум виникає через те, що світло складається з фотонів - з цим нічого не можна вдіяти».
Читайте також:
Супутник Сатурна Титан дивно схожий на Землю. Які у людства на нього плани?
Велика кількість сірих китів почали голодувати і вмирати в Тихому океані
Третина перехворіли COVID-19 повертаються в лікарню. Кожен восьмий - вмирає