超稳定的激光将使 GPS 更加准确。免费技术图书馆新闻

超稳定激光让GPS更精准

23.04.2012

联合实验室天体物理研究所 (JILA) 的物理学家展示了一种新型激光器，其频率稳定性比传统激光器高 100 到 1000 倍。这种激光可以提高最先进的原子钟和相关技术的精度，例如通信和导航系统，以及天基天文仪器。

原型激光器基于一百万个铷原子，它们进行一种同步舞蹈并产生暗红色的激光束。新型激光器实际上是一种光学相控阵天线，其中一大群相同天线的电磁波经过精心同步，并产生具有独特特性的波。传统的激光基于数百万个光子，这些光子在两个镜子之间弹跳，撞击原子并产生强光。不幸的是，由于原子的运动和镜子的振动，激光束的频率不断变化，这使得它难以用于例如高精度测量。

JILA 的新激光器没有这个缺点，因为光子不会长时间停留在其中。原子不断发射同步光子，但数量非常少。在这种情况下，几乎所有光子在与镜子碰撞并破坏原子的同步舞蹈之前都会飞走。这要归功于一个独特的系统，该系统将原子保持在两个镜子之间，然后使用低功率激光器调整两个能级之间切换原子的速度。原子每次能量水平下降时都会发射光子。通常，一个原子每秒只发射一个光子，但由于 JILA 开发的系统，转换能态的速率提高了 10 倍。

新的激光比最常见的廉价激光指示器要弱得多。但是，它非常适合需要精确频率控制的应用，例如 GPS 原子钟、光通信系统、高级测量仪器和天文学。

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星际飞船的太空能源 08.05.2024

随着新技术的出现和太空计划的发展，在太空生产太阳能变得越来越可行。初创公司 Virtus Solis 的负责人分享了他的愿景，即利用 SpaceX 的 Starship 建造能够为地球供电的轨道发电厂。初创公司 Virtus Solis 推出了一项雄心勃勃的项目，利用 SpaceX 的 Starship 建造轨道发电厂。这个想法可以显着改变太阳能生产领域，使其更容易获得和更便宜。该初创公司计划的核心是降低使用 Starship 将卫星发射到太空的成本。这一技术突破预计将使太空太阳能生产相对于传统能源更具竞争力。 Virtual Solis 计划在轨道上建造大型光伏板，并利用 Starship 运送必要的设备。然而，关键挑战之一 ... >>

制造强大电池的新方法 08.05.2024

随着技术的发展和电子产品的广泛使用，创造高效、安全能源的问题变得越来越紧迫。昆士兰大学的研究人员推出了一种制造高功率锌基电池的新方法，该方法可能会改变能源行业的格局。传统水基充电电池的主要问题之一是电压低，这限制了它们在现代设备中的使用。但由于科学家开发出一种新方法，这一缺点已被成功克服。作为研究的一部分，科学家们转向了一种特殊的有机化合物——儿茶酚。事实证明，它是一个可以提高电池稳定性并提高其效率的重要组件。这种方法使得锌离子电池的电压显着提高，使其更具竞争力。据科学家称，这种电池有几个优点。他们有b ... >>

温啤酒的酒精含量 07.05.2024

啤酒作为最常见的酒精饮料之一，有其独特的味道，会根据饮用温度的不同而发生变化。国际科学家团队的一项新研究发现，啤酒温度对酒精味觉有显着影响。由材料科学家雷江领导的这项研究发现，在不同温度下，乙醇和水分子形成不同类型的簇，从而影响酒精味道的感知。在低温下，会形成更多的金字塔状簇，从而降低“乙醇”味道的刺激性，使饮料的酒精味更淡。相反，随着温度升高，簇变得更加链状，导致酒精味更明显。这解释了为什么某些酒精饮料（例如白酒）的味道会根据温度而变化。获得的数据为饮料制造商开辟了新的前景， ... >>

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超导的物理理论受到质疑 20.11.2019

斯坦福大学的科学家们在超导金属中发现了一种尚未得到解释的现象。它质疑当前的超导物理理论，需要量子计算机来描述它。

研究人员使用角分辨率光电子能谱 (ARPES) 研究了 Bi-2212 (Bi2Sr2CaCu2O8+x) 超导体的过渡相。强烈的紫外线将电子从样品中击出，金属中电子的行为取决于粒子的能量和速度。

超导是由电子引起的，这些电子在某个临界温度以下形成库珀对，并且可以不受阻碍地穿过晶体。超过这个极限，高温超导体中会出现一个“奇怪的”相，其中电子不像普通金属那样表现为独立的粒子，而是似乎聚集在集体中。

除温度外，掺杂程度，即金属中杂质的存在，也会影响相变。在相对较高的温度下，正常金属和“奇怪”金属之间的转变发生在 19-20% 的杂质含量下。研究人员表明，在这种情况下，电子能量的分布会突然发生变化。如果温度降低到超导相，那么跃变会变得平滑，性质开始逐渐变化。

根据称为量子相变的物理原理，这不应该发生：在低温下也应该发生跳跃状特征。据科学家称，这种现象可以用量子纠缠来解释，而粒子的行为只能用量子计算机来令人满意地描述。

超导体是以零电阻导电的材料。这种现象最初是在非常低的温度（比绝对零高几度）下发现的，但随后在更高的温度（92 开尔文）下实现了超导性。

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