Wirbel verwandeln BECs in Gyroskope


Wenn es um den Bau von Gyroskopen geht, erobern Materiewellen-Interferometer alles. Schicken Sie einen Materiestrahl um die Arme eines Interferometers, und Sie erhalten eine um 10 Größenordnungen höhere Empfindlichkeit als mit Photonen.

Aber es gibt ein Problem. Während es für Photonen einfach ist, Spiegel und Strahlteiler zu bauen, ist dies für Materiewellen extrem schwierig. Als Ergebnis sind Materiewellen-Interferometer teure, lästige Maschinen.

Jetzt haben Jonathan Dowling von der Louisiana State University in Baton Rouge und ein paar Freunde einen besseren Weg gefunden, Materie-basierte Gyroskope zu bauen, die kleiner, billiger und stabiler sein sollten.

Die Idee ist, die Messung mit einem Bose-Einstein-Kondensat durchzuführen, einer Ansammlung von Atomen, die auf einen Zustand abgekühlt wurden, in dem sie dieselbe Existenz teilen.



BECs wurden in den 15 Jahren seit ihrer Entstehung intensiv untersucht. Physiker wissen zum Beispiel, dass es möglich ist, Wirbel im Inneren von BECs zu erzeugen, indem man sie mit einem spiralförmigen Lichtstrahl zappt, der durch Passieren einer holographischen Platte erzeugt wird.

Der Trick, den sich Dowling und Co. ausgedacht haben, besteht darin, mit dieser Technik eine Überlagerung von gegenläufigen Wirbeln in einem BEC zu erzeugen. Dadurch sollte sich ein Interferenzmuster in der Dichte der Atome im BEC aufbauen, das durch Fotografieren leicht gemessen werden kann.

Und da sich dieses Muster beim Rotieren des BEC ändern sollte, ist das System perfekt für die Kreiseluntersuchung.

Dowling und Kumpel berechnen, dass ein einzelnes BEC-Gyroskop, das nur wenige Millimeter im Quadrat misst, fast so empfindlich sein sollte wie ein mehrere Quadratmeter großes Materiewellen-Interferometer. Durch die Verwendung eines Arrays vieler BEC-Gyroskope sollte es möglich sein, die Empfindlichkeit drastisch zu erhöhen. Und da das Gerät keine Matter-Wave-Spiegel oder Strahlteiler benötigt, soll es deutlich einfacher und einfacher zu bedienen sein.

Das ist eine kluge Idee mit großem Potenzial. Die Frage ist nun, wer wie schnell einen bauen kann.

Ref: arxiv.org/abs/0907.1138 : Ultrastabile Materiewellen-Gyroskopie mit gegenläufigen Wirbelüberlagerungen in Bose-Einstein-Kondensaten

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