В атомном радио впервые передали музыку
Опубликованно 08.07.2019 04:55
Американские физики построили первый радио-и передал ему стерео-музыкальной композиции с AM-радио волны. Вместо антенны, в конструкции, радио, используемые смеялись над атомами, постараемся две пары лазеров. Не считая мелких нарушений, которые напоминают треск виниловых пластинок, принятый сигнал был достаточно чистым. Статье, опубликованной в AIP Advances.
Физики называют смеялись над атомом сильно возбужденный атом, внешний электрон, который поднялся на высокий уровень энергии. Как правило, главное квантовое число (грубо говоря, номер) такого уровня n ~ 100. Как легко догадаться, свойства я могу атома зависят от числа n. Например, время их жизни растет как n3, а дипольный момент — как n2, и поляризуемость — как n7. Другими словами, более взволнован несчастью атома, чем больше вы живете больше вы слышите внешнего электрического поля. Кроме того, вместе с номером n, растущих в пределах одного атома (R ~ n6) и характерная длина взаимодействия двух атомов (L ~ n4). Например, радиус атома водорода с n = 1000 составляет около 0,1 см, и время ее жизни достигает одной секунды.
Теоретически эти свойства позволяют превратить смеялись над атомов чувствительных приемников электромагнитных волн. В самом деле, благодаря большому павла время как атомы должны очень хорошо чувствовать изменения электрического поля, которые сопровождают электромагнитная волна. Так что, если постоянно контролировать состояние атома — например, выделяя его лазер, — вы можете восстановить амплитуду волны, и сигнал, который несет.
Впервые идея такого параметра, который впоследствии был назван атомный радио, он предложил в 2014 году, группа физиков под руководством Christopher Holloway (Christopher Holloway). С тех пор ученые постепенно улучшили его параметры — например, в начале этого года, исследователи научились измерять время радио волны, что падает на ядерной газа. До сих пор эти исследования были строго академический характер, но теперь ученые создали настоящий атомное радио, с помощью которого можно слушать музыку и радио. Кроме того, физические они добавили к радио, поддержка стерео звука, различных каналов, которые несут AM-радиоволны с различной несущей частоты.
В основе построена радио-это полость, заполненная смеялись над атомов и попробуем два лазера с длиной волны. Один из лазеров («коллега») обеспечивает согласованность атомов приемника, и второй лазер («натрия и») получает информацию от него. Благодаря правильной настройке «коллега» лазера в покое атомы приемника прозрачные, чтобы «прощупать» лазером. Прозрачность достигается только в узком диапазоне частот, так что «натрия и» лазер должен быть очень чистым. Если же через приемник передает радио волну, спектр поглощения атомов смещается, и лазерное излучение начинает всасываться. Чем больше амплитуда волны — более сильное выпадение. В результате этого полость работает как приемник, приемник AM-волны с определенной частотой несущей.
Наконец, для получения стерео эффекта, ученые заполнили полости сразу двух типов смеялись над атомов, каждый из которых является независимым, он работал с его «коллега» и «я из рима» лазер. В качестве таких атомов физики выбрали цезия-133 и рубидия-87, которые принимали волны с несущей частотой 19623 и 20644 герц соответственно. Сигналы от «зондировать» лазеры, ученые, служил на компьютер и обрабатывали с помощью бесплатной программы Audacity.
Для того, чтобы проверить работу встроенный стерео AM-радио, ученые перевели на него импровизированную мелодию в миноре, выполненная на две гитары (электрическая и акустическая с звукоснимателем). Снятые с гитар сигналы, ученые направили на усилители, преобразуется в амплитудно-форма не разум, используя генераторы сигналов и передается с помощью двух воровство антенн. Сигнал акустической гитары был передан на частоте 19623 hz, сигнал от электрической гитары — на частоте 20644 герц. Обе антенны были на расстоянии около 15 см от полости, заполненной смеялись над атомами.Как говорят ученые, качество восстановленного сигнала было достаточно приемлемо: несмотря на небольшие помехи, напоминает треск виниловых пластинок, музыка была очень четкой. Записи музыки, как в статье, физика опубликованы в открытом доступе, так что их слова можно легко проверить.
Авторы надеются, что их «развлечения» работы, посвященный музыке, покажет людям, что квантовая физика может быть не только трудно, но интересно. Возможно, их исследование привлечет в науку новых исследователей, которые вы будете развивать более сложных квантовых приборов. Также физическая восхищался тем, каким образом он сделал науку ожидания ансамбль атомов: всего двадцать лет назад ученые впервые поймали в ловушку лазером бозе-конденсат, и сейчас с помощью подобных установок, вы можете записывать звук.
Физика также люблю слушать музыку, и иногда даже пытается использовать свои знания для его улучшения. Например, исследователи из Лондонского университета queen Mary применены методы анализа квантовых систем, для того, чтобы разработать алгоритм, который автоматически определяет амплитуду и длительность звуковой частоты. С помощью этого алгоритма, ученые изучили вибрато, пел на различных музыкальных инструментах. И австралийские физики предложили математическую модель квантования музыки.
Кроме того, ученые очень любят «выражать» данные, полученные во время наблюдения за природой. В частности, в течение последних четырех лет физики превратили в музыку данные детектора ATLAS, орбиты планет ТРАППИСТЫ-1, движение межзвездного газа Млечного пути, вибрации Солнца и фотографию марса на рассвете. Другие примеры музыкальных композиций, вдохновленных наукой, вы можете найти в разделе «Звук» и «Звуки науки».
Напомним, ранее сообщалось, что мощность луча, которая удерживает атомы.
Вы хотите знать, важные и актуальные новости раньше всех? Подпишитесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.
Категория: В мире
