211service.com
Vortices zetten BEC's om in gyroscopen
Als het gaat om het bouwen van gyroscopen, overwinnen materiegolf-interferometers alles. Stuur een bundel materie rond de armen van een interferometer en je krijgt zo'n 10 ordes van grootte hogere gevoeligheid dan bij fotonen.
Maar er is een probleem. Hoewel het een eenvoudige zaak is om spiegels en bundelsplitsers voor fotonen te bouwen, is het buitengewoon moeilijk om dat voor materiegolven te doen. Dientengevolge zijn materiegolf-interferometers dure, lastige machines.
Nu hebben Jonathan Dowling van de Louisiana State University, in Baton Rouge, en een paar vrienden een betere manier bedacht om op materie gebaseerde gyroscopen te bouwen die kleiner, goedkoper en stabieler zouden moeten zijn.
Het idee is om de meting te doen met behulp van een Bose-Einstein-condensaat, een verzameling atomen die is afgekoeld tot een staat waarin ze hetzelfde bestaan delen.
BEC's zijn intensief bestudeerd in de 15 jaar sinds ze voor het eerst werden gemaakt. Natuurkundigen weten bijvoorbeeld dat het mogelijk is om wervelingen in BEC's te creëren door ze te zappen met een spiraalvormige lichtstraal die wordt gecreëerd door deze door een holografische plaat te laten gaan.
De truc die Dowling en co hebben bedacht, is om met deze techniek een superpositie van tegengesteld draaiende wervels in een BEC te creëren. Dit zou een interferentiepatroon in de dichtheid van atomen in het BEC moeten opzetten dat gemakkelijk kan worden gemeten door het te fotograferen.
En aangezien dit patroon zou moeten veranderen als de BEC roteert, is het systeem perfect voor gyroscopie.
Dowling en vrienden berekenen dat een enkele BEC-gyroscoop van slechts enkele vierkante millimeters bijna net zo gevoelig moet zijn als een materiegolf-interferometer van enkele vierkante meters groot. Door een array van vele BEC-gyroscopen te gebruiken, moet het mogelijk zijn om de gevoeligheid drastisch te verhogen. En aangezien het apparaat geen materie-golfspiegels of bundelsplitsers nodig heeft, zou het aanzienlijk eenvoudiger en gemakkelijker te bedienen moeten zijn.
Dat is een slim idee met een aanzienlijk potentieel. De vraag is nu wie er een kan bouwen en hoe snel.
Referentie: arxiv.org/abs/0907.1138 : Ultrastabiele materie-golfgyroscopie met tegengesteld draaiende Vortex-superposities in Bose-Einstein-condensaten