Квантовый гироскоп

Квантовый принципах квантовой гироскоп — очень чувствительное устройство для измерения углового вращения, основанное на механики . Первый из них был построен Ричардом Паккардом и его коллегами из Калифорнийского университета в Беркли. Чрезвычайная чувствительность означает, что теоретически более крупная версия может обнаруживать такие эффекты, как мельчайшие изменения скорости вращения Земли.

Принцип

В 1962 году Кембриджского университета аспирант Брайан Джозефсон выдвинул гипотезу, что электрический ток может проходить между двумя сверхпроводящими материалами, даже если они разделены тонким изолирующим слоем. Термин «эффект Джозефсона» стал в общем относиться к различному поведению, которое происходит в любых двух слабосвязанных макроскопических квантовых системах — системах, состоящих из молекул, которые обладают одинаковыми волновыми свойствами. Помимо прочего, эффект Джозефсона означает, что когда две сверхтекучие жидкости (жидкости с нулевым трением) соединяются с помощью слабого звена и к сверхжидкости прикладывается давление с одной стороны слабого звена, жидкость будет колебаться от одной стороны слабого звена к другой. ^{[ нужна ссылка ]}

Это явление, известное как квантовый свист, возникает, когда прикладывается давление, чтобы протолкнуть сверхтекучую жидкость через очень маленькое отверстие, примерно так же, как звук создается при продувке воздуха через обычный свисток . Кольцеобразная трубка, наполненная сверхтекучей жидкостью, заблокированная барьером с крошечным отверстием, в принципе может использоваться для обнаружения перепадов давления, вызванных изменениями во вращательном движении кольца, фактически действуя как чувствительный гироскоп . Сверхтекучий свист был впервые продемонстрирован с использованием гелия-3 , недостаток которого заключается в его дефиците, дороговизне и необходимости чрезвычайно низкой температуры (несколько тысячных долей Кельвина). Обычный гелий-4 , который остается сверхтекучим при температуре 2 Кельвина, гораздо более практичен, но его квантовый свист слишком слаб, чтобы его можно было услышать с помощью одной дырки практического размера. Эта проблема была решена за счет использования барьеров с тысячами дырок, по сути, хора квантовых свистков, производящих звуковые волны, которые усиливают друг друга за счет конструктивной интерференции . ^{[ нужна ссылка ]}

Уравнение

I_{c}\propto \cos \pi {\frac {2\Omega \cdot A}{\kappa _{s}}}

Где $\Omega$ — вектор вращения, A — вектор площади, а $\kappa _{s}$ – квант обращения гелия-3.

Ссылки

Симмондс, RW; Марченков А.; Хоскинсон, Э.; Дэвис, Дж. К.; Паккард, RE (2001). «Квантовая интерференция сверхтекучего 3He». Природа . 412 (6842): 55–58. Бибкод : 2001Natur.412...55S . дои : 10.1038/35083518 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 11452302 . S2CID 4413976 .
Баркер, Б.М.; О'Коннелл, РФ (1970). «Вывод уравнений движения гироскопа из квантовой теории гравитации». Физический обзор D . 2 (8): 1428–1435. Бибкод : 1970PhRvD...2.1428B . дои : 10.1103/PhysRevD.2.1428 . ISSN 0556-2821 .
Роберт Сандерс (31 января 2005 г.). «Сверхтекучий гелий-4 насвистывает нужную мелодию» . Отчет об инновациях . Проверено 30 марта 2019 г.

См. также

Эта стандартам или измерениям статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .