Průlom v interferometrii: Stabilizace fáze na vzdálenost 170 km
Interferometrie je mocná technika využívaná v astronomii a kvantové fyzice k dosažení extrémně vysokého rozlišení. Nedávný průlom v této oblasti posouvá hranice možného a otevírá dveře k novým objevům.
Co je interferometrie?
Interferometrie je metoda, která kombinuje světelné vlny z více zdrojů (např. teleskopů) k vytvoření interferenčního vzoru. Tento vzor obsahuje jemné detaily o pozorovaném objektu, které by jednotlivé zdroje nezachytily.
Základní princip lze popsat rovnicí:
$I = I_1 + I_2 + 2\sqrt{I_1I_2}\cos(\phi)$
kde $I$ je intenzita výsledného interferenčního vzoru, $I_1$ a $I_2$ jsou intenzity z jednotlivých zdrojů a $\phi$ je fázový rozdíl mezi vlnami.
Výzva dlouhých základen
Čím delší je vzdálenost mezi zdroji světla (tzv. základna), tím vyšší rozlišení lze teoreticky dosáhnout. Prakticky však narážíme na problém:
- S rostoucí vzdáleností se signál zeslabuje
- Vzniká fázový šum narušující přesnost měření
Průlomové řešení
Tým vědců z Austrálie nyní představil řešení, které tyto překážky překonává:
- Použili techniku “off-band” stabilizace fáze
- Aplikovali ji na dva optické kabely o celkové délce 170 km
- Dosáhli snížení fázového šumu o 4-5 řádů
Klíčové výsledky
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Délka základny | 170 km |
| Snížení fázového šumu | 10 000 - 100 000x |
| Rozlišení fázových posunů | 0,16 cyklu/s |
Význam pro kvantovou fyziku
Tento průlom není důležitý jen pro astronomii. Umožňuje také detekci korelací fotonů prvního a druhého řádu, což je klíčové pro kvantovou interferometrii.
Budoucí perspektivy
Vědci plánují dále vylepšit systém:
- Kompenzace chromatické disperze v optických vláknech
- Implementace modulů pro skupinové zpoždění
- Cíl: dosáhnout sub-mikroobloukového rozlišení s 400km základnou
To by překonalo možnosti současných zařízení jako Event Horizon Telescope a umožnilo detailní studium exoplanet, formování hvězd a černých děr.
Závěr
Tento průlom v interferometrii otevírá nové horizonty pro astronomii i kvantovou fyziku. Ukazuje, jak pokrok v jedné oblasti vědy může vést k revolučním objevům v jiných oborech.
Tagy: #interferometrie #astronomie #kvantová_fyzika #optika #fázová_stabilizace