นักฟิสิกส์ในออสเตรเลียได้สาธิตวิธีสร้างลิงค์เลเซอร์ที่เสถียรเป็นพิเศษเพื่อส่งข้อมูลความถี่ผ่านชั้นบรรยากาศ นักวิจัยกล่าวว่าการผันผวนของความถี่ของเลเซอร์นั้นน้อยมากจนหลังจากผ่านไปเพียงไม่กี่วินาทีในการหาค่าเฉลี่ย ลิงก์ดังกล่าวก็สามารถนำมาใช้เพื่อส่งสัญญาณเวลาจากนาฬิกาออปติคัลที่แม่นยำที่สุดในโลกได้อย่างไม่มีที่ติ พวกเขาโต้เถียงเรื่องนี้เสนอโอกาสของเครือข่ายเวลาทั่วโลก
ที่ใช้ดาวเทียมเพื่อซิงโครไนซ์ความถี่แสงระหว่างทวีป
ความสามารถในการเชื่อมต่อนาฬิกาออปติคัลทั่วโลกอาจทำให้นักฟิสิกส์ทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ค้นหาสสารมืด และตรวจจับความแปรปรวนใดๆ ในค่าคงที่พื้นฐาน นอกจากนี้ยังอาจใช้เพื่อปรับปรุงการนำทางและจังหวะเวลาด้วยดาวเทียม ตลอดจนพิกัดทางภูมิศาสตร์ ด้วยผลของการขยายเวลาโน้มถ่วงที่ระดับความสูงต่างๆ
นาฬิกาออปติคัลสามารถบรรลุความไม่แน่นอนต่ำกว่าความถี่ไมโครเวฟ นาฬิกาอะตอมที่ใช้ซีเซียมประมาณ 100 เท่า ที่ประมาณ 1 ส่วนใน 10 18ในขณะที่ความถี่ของพวกมันถูกเปรียบเทียบโดยการเชื่อมโยงผ่านใยแก้วนำแสงในระยะทางสูงสุดเกือบ 2,000 กม. แต่การขยายการเปรียบเทียบดังกล่าวไปทั่วโลกจะเป็นเรื่องยาก เนื่องจากต้องเสียค่าใช้จ่ายมหาศาลในการวางไฟเบอร์เฉพาะพร้อมแอมพลิฟายเออร์ที่เหมาะสม ในทางกลับกัน ลิงก์วิทยุผ่านดาวเทียมนั้นใช้ได้สำหรับนาฬิกาไมโครเวฟ แต่มีลำดับความสำคัญไม่แม่นยำนักสำหรับผู้จับเวลาแบบออปติคัล
ตามที่David Gozzard , Lewis Howardและเพื่อนร่วมงาน
ที่ University of Western Australia ในเมืองเพิร์ธอธิบายไว้ในงานพิมพ์ล่วงหน้าที่อัปโหลดไปยัง เซิร์ฟเวอร์ arXivลิงก์ใดๆ จะต้องมีความถี่ที่เสถียรกว่านาฬิกาออปติคัลที่พวกเขาเชื่อมต่อ มิฉะนั้น ความแม่นยำสูงสุดของนาฬิกาเหล่านั้นจะสูญเปล่า ความเสถียรสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการหาค่าเฉลี่ยของสัญญาณในช่วงเวลาที่นานขึ้น แต่เวลานั้นมีจำกัดมาก โดยผู้เชี่ยวชาญบางคนคาดการณ์ว่านาฬิกาออปติคัลอาจมีเสถียรภาพเพียงส่วนหนึ่งใน 10 18หลังจากรันเป็นเวลาเพียง 100 วินาทีในเร็วๆ นี้
ความปั่นป่วนของบรรยากาศ
ความท้าทายสำหรับนักพัฒนาการเชื่อมโยงพื้นที่ว่างคือการเอาชนะความปั่นป่วนในบรรยากาศ ความผันผวนของดัชนีการหักเหของแสงตามเส้นทางของเลเซอร์จะเร่งความเร็วหรือชะลอการมาถึงของแสงเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่ความไม่เสถียรของเฟส ยิ่งไปกว่านั้น ความปั่นป่วนยังทำให้ลำแสงเคลื่อนออกจากเป้าหมายและเป็นประกาย สิ่งนี้จะลดความเข้มของลำแสงในช่วงเวลาสั้นๆ แต่เกิดขึ้นซ้ำๆ โดยที่สัญญาณสูญเสียไปจะจำกัดเวลาเฉลี่ยและความเสถียรของความถี่ด้วย
เพื่อแสดงวิธีเอาชนะปัญหาเหล่านี้ Gozzard และเพื่อนร่วมงานได้ตั้งค่าเครื่องส่งและรับสัญญาณเลเซอร์บนดาดฟ้าของแผนกฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย จากนั้นจึงวัดความเสถียรของลำแสงที่สะท้อนจากรีเฟลกเตอร์ทรงลูกบาศก์มุมบนหลังคาอีกหลังที่อยู่ห่างออกไป 1.2 กม. พวกเขากล่าวว่าการเดินทางไปกลับในแนวนอน 2.4 กม. มีความปั่นป่วนในระดับเดียวกับการเชื่อมโยงระหว่างพื้นดินกับดาวเทียมประมาณ 500 กม. ในวงโคจรระดับพื้นโลก
เพื่อเพิ่มความเสถียรของระบบให้สูงสุด นักวิจัยสามารถปรับแนวลำแสงสะท้อนได้อย่างต่อเนื่องโดยใช้กระจก “เอียงปลาย” ที่เคลื่อนที่เพื่อตอบสนองต่อเอาต์พุตที่ผันผวนจากเครื่องตรวจจับภาพที่สามารถจับภาพความเข้มที่ลดลงได้ภายในเวลาไม่ถึงมิลลิวินาที ควบคู่กันไป พวกเขาใช้ลูปล็อกแบบแบ่งเฟสร่วมกับโมดูเลเตอร์อคูสติกออปติกเพื่อเปลี่ยนความถี่ของแสง
ความพยายามพื้นที่ว่างนี่ไม่ใช่ความพยายามครั้งแรก
ในการทำให้การถ่ายโอนความถี่เสถียรในที่ว่าง กลุ่มชาวออสเตรเลียและเพื่อนร่วมงานในฝรั่งเศสรายงานเมื่อเดือนมกราคมว่าบรรลุเสถียรภาพ 1.6 ส่วนใน 10 19 ส่วน หลังจากใช้เวลาเฉลี่ยเพียง 40 วินาที ซึ่งเปรียบเทียบได้ดีกับขนาด 6 x 10 -19หลังจากผ่านไปประมาณ 30 ชั่วโมงโดยเฉลี่ย รายงานเมื่อปีที่แล้วโดยนักวิจัยจากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งสหรัฐอเมริกา เมื่อใช้ลิงค์กลางแจ้ง 1.5 กม. พร้อมนาฬิกาออปติคัลที่ปลายทั้งสองข้าง กลุ่มหนึ่งที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงของเกาหลีได้ดำเนินการวัดที่คล้ายกันบนลิงค์กลางแจ้ง 18 กม.
อย่างไรก็ตาม ผลงานล่าสุดได้เพิ่มเสถียรภาพอย่างมาก Gozzard และเพื่อนร่วมงานทำการทดลองเป็นเวลาสองสัปดาห์ในเดือนกันยายน 2020 พบว่าเทคโนโลยีการรักษาเสถียรภาพของเฟสเพียงอย่างเดียวอนุญาตให้มีความเสถียรแบบเศษส่วน 1×10 −19หลังจากเฉลี่ยเป็นเวลาหนึ่งนาที ด้วยการทำให้แอมพลิจูดเสถียรขึ้น พวกมันสามารถลดการสูญเสียสัญญาณและเพิ่มความเสถียรเป็นประมาณ 6×10 −21หลังจาก 5 นาที ตามที่พวกเขาชี้ให้เห็น สิ่งนี้เกิดขึ้นกับระยะเวลาที่สามารถรักษาการติดต่อกับดาวเทียมในวงโคจรต่ำของโลกได้เปรียบเทียบนาฬิกาอะตอมชั้นนำสามนาฬิกากับความแม่นยำในการบันทึก
จากนั้นพวกเขาก็หาว่าตัวเลขเหล่านี้หมายถึงอะไรเมื่อเชื่อมโยงกับดาวเทียมในวงโคจร พวกเขาพบว่าแบนด์วิดท์ของสัญญาณที่ต่ำกว่าเนื่องจากระยะทางที่มากขึ้นจะทำให้ความเสถียรลดลงเล็กน้อย แต่ยังคงทำให้ระบบสามารถแข่งขันกับนาฬิกาออปติคัลที่ดีที่สุดได้อย่างมาก พวกเขาคำนวณว่าการเปรียบเทียบความถี่จะถูกจำกัดโดยความไม่เสถียรของนาฬิกาเองหลังจากค่าเฉลี่ยเพียงไม่กี่วินาที
เพื่อทดสอบเทคโนโลยีจริง Gozzard และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.7 เมตรบนพื้นและหวังว่าจะเข้าถึงดาวเทียมจากหน่วยงานอวกาศของฝรั่งเศส CNES หรือบริษัทเอกชน เขาชี้ให้เห็นว่าพวกเขาจะต้องต่อสู้กับ Doppler shift ที่ค่อนข้างรุนแรง – การเคลื่อนตัวของดาวเทียมเข้าหาและออกจากสถานีภาคพื้นดินจะทำให้สัญญาณขาเข้าเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างกะทันหันประมาณ 10 GHz แต่เขาคิดว่าประสบการณ์ที่ได้รับจากทีมที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงไมโครเวฟที่มีความแม่นยำสูงบนกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Square Kilometer Array น่าจะช่วยให้พวกเขารักษาความแม่นยำในปัจจุบันได้ “เรามั่นใจว่าเราสามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของดอปเปลอร์ได้” เขากล่าว
ด้วยความกระตือรือร้นที่จะสร้างผลกระทบแบบเดียวกัน แต่ไม่มีสารเคมีที่รุนแรง Burgert และเพื่อนร่วมงานจึงหันมาใช้กระบวนการทางธรรมชาติที่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างของไม้: การสลายตัวด้วยเชื้อรา ในงานล่าสุดของพวกเขา ตามที่อธิบายไว้ในScience Advances พวก เขาติดเชื้อไม้บัลซ่าด้วยเชื้อราเน่าขาวGanoderma applanatumเป็นเวลา 4-12 สัปดาห์ หลังจากผ่านไป 10 สัปดาห์ ไม้ได้สูญเสียน้ำหนักไป 45% และนักวิจัยพบว่า ณ จุดนี้มันแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการอัดที่ดีที่สุด ในขณะที่ยังคงกลับสู่รูปร่างเดิมเมื่อมีการคลายความเครียด
Credit : eltinterocolectivo.com europeancrafts.net eyeblinkentertainment.com fitflopclearancesale.net fullmoviewatchonline.net
