Prielom v interferometrii: Stabilizácia fázy na vzdialenosť 170 km
Interferometria je mocná technika využívaná v astronómii a kvantovej fyzike na dosiahnutie extrémne vysokého rozlíšenia. Nedávny prielom v tejto oblasti posúva hranice možného a otvára dvere k novým objavom.
Čo je interferometria?
Interferometria je metóda, ktorá kombinuje svetelné vlny z viacerých zdrojov (napr. teleskopov) na vytvorenie interferenčného vzoru. Tento vzor obsahuje jemné detaily o pozorovanom objekte, ktoré by jednotlivé zdroje nezachytili.
Základný princíp je možné popísať rovnicou:
$I = I_1 + I_2 + 2\sqrt{I_1I_2}\cos(\phi)$
kde $I$ je intenzita výsledného interferenčného vzoru, $I_1$ a $I_2$ sú intenzity z jednotlivých zdrojov a $\phi$ je fázový rozdiel medzi vlnami.
Výzva dlhých základní
Čím dlhšia je vzdialenosť medzi zdrojmi svetla (tzv. základňa), tým vyššie rozlíšenie je možné teoreticky dosiahnuť. Prakticky však narážame na problém:
- S rastúcou vzdialenosťou sa signál zoslabuje
- Vzniká fázový šum narúšajúci presnosť merania
Prelomové riešenie
Tím vedcov z Austrálie teraz predstavil riešenie, ktoré tieto prekážky prekonáva:
- Použili techniku "off-band" stabilizácia fázy
- Aplikovali ju na dva optické káble s celkovou dĺžkou 170 km
- Dosiahli zníženie fázového šumu o 4-5 rádov
Kľúčové výsledky
| Parameter | Hodnota |
|---|---|
| Dĺžka základne | 170 km |
| Zníženie fázového šumu | 10 000 - 100 000x |
| Rozlíšenie fázových posunov | 0,16 cyklu/s |
Význam pre kvantovú fyziku
Tento prielom nie je dôležitý iba pre astronómiu. Umožňuje tiež detekciu korelácií fotónov prvého a druhého rádu, čo je kľúčové pre kvantovú interferometriu.
Budúce perspektívy
Vedci plánujú ďalej vylepšiť systém:
- Kompenzácia chromatickej disperzie v optických vláknach
- Implementácia modulov pre skupinové oneskorenie
- Cieľ: dosiahnuť sub-mikrooblúkové rozlíšenie s 400km základňou
To by prekonalo možnosti súčasných zariadení ako Event Horizon Telescope a umožnilo detailné štúdium exoplanét, formovanie hviezd a čiernych dier.
Záver
Tento prielom v interferometrii otvára nové horizonty pre astronómiu aj kvantovú fyziku. Ukazuje, ako pokrok v jednej oblasti vedy môže viesť k revolučným objavom v iných odboroch.
Tagy: #interferometria #astronómia #kvantová_fyzika #optika #fázová_stabilizácia