Primer uso del interferómetro Atom para medir la aceleración de las aeronaves

La materia tiene la asombrosa capacidad de comportarse como ondas y partículas, pero los físicos han tardado algún tiempo en explotar este efecto. Sin embargo, en los últimos años, varios grupos alrededor del mundo han perfeccionado el arte de hacer rayos de átomos similares a los de un láser y permitirles interferir para generar patrones de interferencia.

Los llamados interferómetros atómicos tienen un enorme potencial. Dado que la longitud de onda de los átomos y las moléculas puede ser menor que la de la luz, los interferómetros pueden ser mucho más precisos.

Es más, a diferencia de la luz, los átomos están influenciados por la gravedad de la Tierra, lo que permite medir esta fuerza con una precisión sin precedentes. Esto se hace en laboratorios subterráneos especiales donde los dispositivos se pueden aislar de la influencia externa o en experimentos de caída libre, donde los dispositivos pueden experimentar un período corto de 0g.



Pero hay otra cosa que los interferómetros atómicos deberían poder hacer: medir la aceleración. En teoría, estos dispositivos tienen el potencial de actuar como acelerómetros que son al menos tan sensibles como los modernos sistemas de navegación inercial. Y también deberían ser más robustos, sobre todo porque funcionan sin partes móviles (convencionales).

Pero hay un problema. Los interferómetros de átomos son tan sensibles que la más mínima vibración abruma los resultados. Y eso los descartó como útiles sensores inerciales.

Hasta ahora. Hoy, Remi Geiger del Laboratoire Charles Fabry en París y un grupo de amis, han construido el primer interferómetro atómico que puede medir los movimientos de un avión. Incluso probaron su dispositivo en un Airbus A300 y dijeron que es capaz de medir aceleraciones 300 veces más pequeñas que los movimientos del avión.

El truco que estos tipos han perfeccionado es una forma de eliminar los efectos de las grandes vibraciones que de otro modo abrumarían sus medidas. Esto lo hacen con acelerómetros mecánicos adjuntos a su kit, que registran el movimiento a gran escala de la aeronave.

Luego, simplemente quitan estas medidas de la aceleración medida por el interferómetro atómico. Esto revela las pequeñas variaciones medidas por el interferómetro atómico.

Nuestro instrumento consiste en un sensor híbrido que es capaz de medir grandes aceleraciones gracias a los dispositivos mecánicos, y capaz de alcanzar una alta resolución gracias al acelerómetro atómico, dicen Geiger y compañía.

Eso podría tener un impacto significativo en los sistemas de navegación, ya que este tipo de precisión podría ayudar a corregir los errores que se infiltran en los sistemas convencionales de navegación inercial.

Pero la técnica también podría ayudar en otras áreas, como la geodesia y la gravimetría, que miden pequeños cambios en el campo gravitacional de la Tierra.

También podría facilitar los experimentos de física fundamental en microgravedad. Un experimento importante consiste en poner límites a un principio conocido como la universalidad de la caída libre o el principio de equivalencia débil. Esta es la idea de que todos los cuerpos caen al mismo ritmo, independientemente de su estructura interna.

Los físicos han medido esto a una parte en 10 ^ 13, pero algunas teorías predicen que mediciones más precisas deberían revelar una desviación. En otras palabras, la estructura interna de un cuerpo debería influir en la forma en que cae bajo la gravedad, pero solo en una pequeña cantidad.

Hasta ahora, todos los experimentos para medir esto en microgravedad han utilizado dos interferómetros de átomos diferentes para cancelar el ruido. En efecto, miden la diferencia en la forma en que caen dos átomos diferentes. Pero este tipo de medida relativa no es ideal.

La nueva técnica brindará a los físicos una forma de medir la aceleración de un solo tipo de átomo directamente, una técnica que podría conducir a mediciones de una parte en 10 ^ 15 en experimentos basados ​​en el espacio.

Y dado que la Agencia Espacial Europea ha seleccionado una prueba de este tipo para su próxima generación de experimentos conocida como Cosmic Vision 2020-22, es posible que para entonces veamos una versión de esto en órbita.

Ref: arxiv.org/abs/1109.5905 : Detección de efectos inerciales con interferometría de ondas de materia en el aire

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