لأول مرة وبطريقة مذهلة .. قياس سرعة دوران الأرض حول محورها باستخدام الفوتونات المتشابكة

طوّر الباحثون نظيرا كميا لمقياس التداخل "سانياك"، وهو جهاز قياس خاص يستخدم لقياس سرعة دوران الأرض وأشياء من صنع الإنسان.

لأول مرة، قام الفيزيائيون النمساويون بقياس سرعة دوران الأرض بدقة عالية إلى حد ما في أثناء رصد كيفية تأثير حركة الكوكب حول محوره على خصائص جسيمات الضوء المتشابكة التي تتحرك داخل مقياس التداخل الكمي. جاء ذلك في بيان نشرته الخدمة الصحفية لجامعة "فيينا."

وقال يو هاوتسون الباحث في جامعة "فيينا": كانت تجاربنا خطوة كبيرة إلى الأمام على طريق قياس سرعة دوران الأرض حول محورها.

لقد مر قرن تقريبا منذ أن بدأ علماء الفيزياء لأول مرة في استخدام الضوء العادي لدراسة حركة الكوكب حول محوره.

لقد تمكنا من تحقيق القدر المطلوب من الحساسية لإجراء مثل هذه القياسات باستخدام الكميات المتشابكة من الضوء".

وقام يو هاوتسون وزملاؤه بتطوير نظير كمي لمقياس التداخل "سانياك"، وهو أداة علمية خاصة تستخدم لقياس سرعة دوران الأرض والأجسام من صنع الإنسان. وإنه يتكون من مجموعة من مصادر الضوء وعدة مرايا تجعل الضوء يسير في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة داخل حلقة مغلقة.

وأما دوران الجسم المراد دراسته فيجبر أشعة الضوء على "التداخل" مع بعضها البعض بطريقة خاصة، مما يسمح بتحديد سرعة دورانه.

وافترض الفيزيائيون النمساويون أن دقة مقياس التداخل "سانياك" ستزداد إلى حد بعيد إذا لم يستخدم أشعة الليزر العادية، بل يستخدم مصادر الفوتونات المفردة القادرة على إنتاج أزواج من جسيمات الضوء الأكثر "تشابكا".

مع ذلك فيجب اختيار خصائص هذه الكمات بطريقة تجعل قياسات خصائصها تتجاوز القيود المفروضة على دقة القياس التي يفرضها مبدأ عدم اليقين لـ"هايزنبرغ".

واسترشادا بهذه الفكرة، قام العلماء بتجميع نموذج أولي لمقياس التداخل الكمي "سانياك"، وهو مصدر للفوتونات المتشابكة المتصلة تم توصيله بقطعتين بطول كيلومترين من الألياف الضوئية الملفوفة على إطار من الألومنيوم.

وترتبط هذه الأجزاء ببعضها البعض بواسطة مفتاح خاص يسمح للعلماء بجعل جزيئات الضوء في كل حلقة تسير في نفس الاتجاه أو في اتجاهين متعاكسين.

سمح هذا المفتاح للفيزيائيين بتحييد تأثير دوران الأرض على تشغيل مقياس التداخل وقياس سرعة الكوكب حول محوره لمقدار 452 مترا في الثانية مع خطأ منخفض إلى حد ما يبلغ حوالي 30 م/ث، بالاعتماد فقط على الخصائص الكمومية للفوتونات.

ويأمل العلماء أن تؤدي التطويرات اللاحقة في تشغيل مقاييس التداخل الكمومية إلى زيادة دقة القياسات أضعافا، وستجعل من الممكن استخدام هذه الأدوات لرصد الأجسام الكمومية في الزمكان المنحني