خیابانی یک طرفه برای امواج صوتی در این تکنولوژی جدید

توضیح تصویر: در تصویر، یک غشاء انعطاف پذیر (مربع خاکستری) به عنوان یک تشدید کننده صدا، بین دو آینه عمل می کند. هنگامی که نور لیزر بین آینه ها به دام میافتد، بارها از طریق غشا عبور می کند. از نیروی اعمال شده توسط نور لیزر برای کنترل ارتعاش غشا استفاده می شود.
اعتبار: آزمایشگاه هریس / دانشگاه ییل
     

تصور کنید که قادر به شنیدن حتی پچ پچ افراد از اتاق بغلی هستید در حالی که مهمانی پر سر و صدای اتاق خودتان قابل شنیدن توسط پچ پچ کنندگان آن اتاق نیست. محققان دانشگاه ییل راهی برای انجام این کار پیدا کرده اند - جریان صدا را یک طرفه می کنند – از طریق یک فن آوری بنیادی که در هر چیزی از تلفن های همراه گرفته تا آشکارسازهای موج گرانشی پیدا می شود.
 
علاوه بر این، محققان از همان ایده برای کنترل جریان گرما در یک جهت استفاده کرده اند. این کشف امکانات جدیدی را برای تقویت دستگاه های الکترونیکی که از رزوناتورهای صوتی استفاده می کنند، ارائه می دهد.
 
این یافته ها، از آزمایشگاه جک هریس ییل، در 4 آوریل ورژن برخط مجله نِیچرمنتشر شده است. این یک آزمایش است که در آن ما مسیر یک طرفه را برای امواج صوتی ایجاد می کنیم. 
هریس، استاد فیزیک ییل و محقق اصلی این تحقیق، گفت: "این یک آزمایش است که در آن ما مسیر یک طرفه را برای امواج صوتی ایجاد می کنیم." "به طور خاص، ما دو رزوناتور آکوستیک داریم. صدای ذخیره شده در رزوناتور اول می تواند به دومی نشت کند، اما نه برعکس."
 
هریس گفت که تیمش توانست این نتیجه را با یک "دکمه تنظیم" به دست آورد – در واقع یک تنظیم لیزری - که می تواند موج صدا را تحت تأثیر قرار دهد و موجب تضعیف یا تقویت یک موج صوتی شود.
 
سپس محققان آزمایش خود را به سطح دیگری بردند. از آنجا که گرما عمدتا از ارتعاش تشکیل شده است، آنها ایده های مشابه را به جریان گرما از یک شیء به دیگری اعمال می کنند.
 
هریس گفت: "با استفاده از یک ترفند صوتی یک طرفه، ما می توانیم جریان گرما را از نقطه A به نقطه B یا از B به A، صرف نظر از اینکه کدام یک سردتر یا داغتر است، برقرار کنیم." "این ایده به نظر می رسد که بتواند یک مکعب یخ را به یک لیوان آب گرم بیاورید و مکعب های یخ آن را سردتر و سردتر کنند در حالی که آب اطراف آنها گرمتر و گرمتر می شود. سپس با تغییر یک تنظیم در لیزر ما، گرما به طور معمول به جریان می افتد، و مکعب های یخ به تدریج گرم و ذوب می شوند، در حالی که آب مایع کمی خنک می شود. گرچه در آزمایشات ما این مکعب های یخ و آب نیستند که گرما را تبادل می کنند، اما دو تشدید کننده آکوستیکی وجود دارند. "
 
اگر چه بعضی از اساسی ترین مثال ها از رزوناتورهای صوتی در دستگاه های موسیقی یا حتی لوله های اگزوز خودرو یافت می شوند، اما آنها همچنین در انواع مختلفی از الکترونیک وجود دارند. به دلیل سازگاری آنها با طیف گسترده ای از مواد، فرکانس ها و فرایندهای تولید، از آنها به عنوان حسگر، فیلتر و مبدل استفاده می شود.
 

از زمانی که در سال 2015 یافته های تاریخی از دو سیاهچاله برخورد کننده به هم در فاصله ای متجاوز از یک میلیارد سال نوری به عمل آمد ، فیزیکدانان در حال پیشرفت دادنِ دانش در مورد محدودیت های دقیق اندازه گیری هستند که به بهبود نسل بعدی ابزار و تکنولوژی مورد استفاده توسط دانشمندان گرانش کمک خواهد کرد. دانشمندان در حال حاضر «عمل بازگشت» کوانتومی را در باند صوتی در دمای اتاق اندازه گیری کرده اند. با استفاده از یک ترفند صوتی یک طرفه، ما می توانیم جریان گرما را از نقطه A به نقطه B یا از B به A، صرف نظر از اینکه کدام یک سردتر یا داغتر است، برقرار کنیم.

توضیح تصویر: دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه لوئیزیانا، دانشیار توماس کوربت و تیم تحقیقاتی او، اولین اندازه گیری پهنای باند خارج از رزونانس از نویز فشار تابش کوانتومی در باند صوتی را در فرکانس های مربوط به آشکارسازهای موج گرانشی ارائه می دهند. گرفته شده از گزارش علمی مجله Nature.
اعتبار: السا هان، LSU
 
این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم و یا NSF پشتیبانی شد و نتایج به روش هایی برای بهبود حساسیت آشکارسازهای موج گرانشی با ایجاد تکنیک هایی برای کاهش تردید در اندازه گیری ها به نام "عمل بازگشت" و بنابراین افزایش احتمال تشخیص گرانشی امواج اشاره داشت.
 
Corbitt و محققان دستگاه هایی فیزیکی را توسعه داده اند که می توانند اثرات کوانتومی را در دمای اتاق مشاهده کرده و بشنوند. این اغلب ساده تر از اندازه گیری اثرات کوانتومی در دمای بسیار سرد است، در حالی که این روش آنها را به تجربه های انسانی نزدیک می کند. در مدل های مینیاتوری از آشکارسازهای مانند LIGO و یا رصدخانه گرانشی واسط لیزری تداخل سنج، واقع در لیوینگستون، لا.، و هانفورد، Wash.، این دستگاه ها شامل میکرو تشدید کننده های کریستال هستند. یک پرتو لیزری به یکی از این آینه ها هدایت می شود و همان طور که منعکس می شود، فشار تابش نوسانی برای خم کردن ساختار سگدست کافی است، که این باعث می شود پد آینه به ارتعاش در آید و موجب نویز شود.
 
تداخل سنج های موج گرانشی از توان لیزر به میزان زیادی به منظور کمینه کردن عدم اطمینان ناشی از اندازه گیری فوتون های گسسته و به حداکثر رساندن نسبت سیگنال به نویز استفاده می کنند. این پرتوهای قدرت بالاتر دقت موقعیت را افزایش می دهند، و بلکه باعث افزایش عمل برگشت می شوند، که عدم اطمینان در تعداد فوتون های بازتاب شده از آینه است که مربوط می شود به یک نیروی نوسانی ناشی از فشار تابش روی آینه که باعث حرکت مکانیکی می شود.
 
منبع:  سایت Science Daily