16:22 2022-05-23
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ „Căștile” personalizate sporesc de 100 de ori recepția radio atomică
_ Boost atomic personalizat pentru „căști” recepția radio de 100 de ori
Cercetătorii de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) au sporit sensibilitatea receptorului radio atomic de o sută de ori prin includerea unui mic cilindru de sticlă de atomi de cesiu în interiorul a ceea ce arată ca cupru personalizat. „căști.”
Structura – o buclă pătrată deasupra capului care conectează două panouri pătrate – mărește semnalul radio de intrare, sau câmpul electric, aplicat atomilor gazoși din balon (cunoscut sub numele de celulă de vapori) între panouri. Această îmbunătățire permite receptorului radio să detecteze semnale mult mai slabe decât înainte. Demonstrația este descrisă într-o nouă lucrare.
Structura căștilor este, din punct de vedere tehnic, un rezonator cu inel divizat, care acționează ca un metamaterial - un material conceput cu structuri noi pentru a produce proprietăți neobișnuite. „O putem numi o structură inspirată de metamateriale”, a spus liderul proiectului NIST Chris Holloway.
Cercetătorii NIST au demonstrat anterior receptorul radio bazat pe atom. Un senzor atomic are potențialul de a fi fizic mai mic și de a funcționa mai bine în medii zgomotoase decât receptoarele radio convenționale, printre alte avantaje posibile.
Celula de vapori are aproximativ 14 milimetri (mm) lungime și un diametru de 10 mm. , aproximativ de dimensiunea unei unghii sau a unui cip de computer, dar mai gros. Bucla de deasupra capului rezonatorului este de aproximativ 16 mm pe o parte, iar capacele pentru urechi sunt de aproximativ 12 mm pe o parte.
Receptorul radio NIST se bazează pe o stare specială a atomilor. Cercetătorii folosesc două lasere de culoare diferite pentru a pregăti atomii conținuti în celula de vapori în stări de înaltă energie ("Rydberg"), care au proprietăți noi, cum ar fi sensibilitatea extremă la câmpurile electromagnetice. Frecvența și intensitatea unui câmp electric aplicat afectează culorile luminii absorbite de atomi, iar acest lucru are ca efect convertirea puterii semnalului într-o frecvență optică care poate fi măsurată cu precizie.
Un semnal radio aplicat. la noul rezonator creează curenți în bucla de deasupra capului, care produce un flux magnetic sau tensiune. Dimensiunile structurii de cupru sunt mai mici decât lungimea de undă a semnalului radio. Ca rezultat, acest mic decalaj fizic dintre plăcile metalice are ca efect stocarea energiei în jurul atomilor și îmbunătățirea semnalului radio. Acest lucru mărește eficiența performanței sau sensibilitatea.
„Bucla captează câmpul magnetic de intrare, creând o tensiune între goluri”, a spus Holloway. „Deoarece separarea golului este mică, se dezvoltă un câmp electromagnetic mare pe decalaj.”
Dimensiunile buclei și ale intervalului determină frecvența naturală sau rezonantă a structurii de cupru. În experimentele NIST, decalajul a fost puțin peste 10 mm, limitat de diametrul exterior al celulei de vapori disponibile. Cercetătorii au folosit un simulator matematic comercial pentru a determina dimensiunea buclei necesară pentru a crea o frecvență de rezonanță aproape de 1,312 gigaherți, unde atomii Rydberg comută între nivelurile de energie.
Câțiva colaboratori externi au ajutat la modelarea designului rezonatorului. Modelarea sugerează că semnalul ar putea fi de 130 de ori mai puternic, în timp ce rezultatul măsurat a fost de aproximativ o sută de ori, probabil din cauza pierderilor de energie și a imperfecțiunilor structurii. Un decalaj mai mic ar produce o amplificare mai mare. Cercetătorii intenționează să investigheze alte modele de rezonatoare, celule de vapori mai mici și frecvențe diferite.
Odată cu dezvoltarea ulterioară, receptoarele bazate pe atom pot oferi multe beneficii față de tehnologiile radio convenționale. De exemplu, atomii acționează ca o antenă și nu este nevoie de electronice tradiționale care convertesc semnalele la frecvențe diferite pentru livrare, deoarece atomii fac treaba automat. Receptorii atomici pot fi fizic mai mici, cu dimensiuni la scară micrometrică. În plus, sistemele bazate pe atom pot fi mai puțin susceptibile la anumite tipuri de interferență și zgomot.
Comentarii:
Adauga Comentariu