Life Style

เทคโนโลยีนาฬิกาที่แม่นยำเป็นพิเศษได้รับรางวัล Breakthrough Prize ฟิสิกส์มูลค่า 3 ล้านเหรียญ

The gravitational waves emitted by two black holes as they spiral into each other, shown in a simulation.

)
นาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัลสามารถช่วยนักวิจัยตรวจจับระลอกคลื่นได้ ในกาลอวกาศที่เรียกว่าคลื่นโน้มถ่วง ในบรรดาการใช้งานที่เป็นไปได้มากมาย (เครดิตรูปภาพ: C. Henze/NASA Ames Research Center)

นักฟิสิกส์สองคนคว้าเงิน 3 ล้านดอลลาร์เพื่อช่วยพัฒนานาฬิกาที่มีความเที่ยงตรงสูง ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาและสำรวจได้ จักรวาล อย่างที่ไม่เคยมาก่อน.

Hidetoshi Yatori และ Jun Ye ได้รับรางวัล Breakthrough Prize สาขาฟิสิกส์พื้นฐานในปี 2022 “สำหรับผลงานที่โดดเด่นในการประดิษฐ์และการพัฒนานาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัล ซึ่งช่วยให้สามารถทดสอบพื้นฐานได้อย่างแม่นยำ กฎแห่งธรรมชาติ,” ตัวแทนรางวัล Breakthrough Prize ประกาศในวันนี้ (9 ก.ย.) .

ยาโทริคือ ตั้งอยู่ที่มหาวิทยาลัยโตเกียวและสถาบันวิจัย Riken ของญี่ปุ่น และ Ye เรียกมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ และสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติเป็นบ้าน ทั้งคู่ทำงานอย่างอิสระและจะแบ่งปันรางวัล 3 ล้านดอลลาร์

จักรวาล: จากบิ๊กแบงถึงตอนนี้ใน 10 ขั้นตอนง่ายๆ

การวิจัยของ Yatori และ Ye เป็นกุญแจสำคัญในการสร้างนาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัล ซึ่งตัวแทน Breakthrough Prize กล่าวว่าปรับปรุงความแม่นยำในการบอกเวลาได้ถึง 1,000 เท่า นาฬิกาใหม่จะสูญเสียเวลาน้อยกว่า 1 วินาทีหากใช้งานเป็นเวลา 30 พันล้านปี — มากกว่าสองครั้ง อายุของจักรวาล.

นาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัลเป็นขั้นตอนวิวัฒนาการที่เหนือกว่าแบบดั้งเดิมนาฬิกาอะตอม ซึ่งอิงจากการกระโดดควอนตัมที่ทำโดยอิเล็กตรอน ในอะตอมที่มีพลังงาน อันที่จริง “หนึ่งวินาที” คือ กำหนดอย่างเป็นทางการ เป็น 9,192,631,770 รอบของการแผ่รังสีที่ได้รับอิเล็กตรอนในอะตอมซีเซียมเพื่อให้เกิดการกระโดดควอนตัม

นาฬิกาอะตอม เริ่มแรกใช้คลื่นความถี่ไมโครเวฟเพื่อกระตุ้นการก้าวกระโดด ความก้าวหน้ามาพร้อมกับการแทนที่แสงออปติคัลซึ่งมีความถี่สูงกว่าไมโครเวฟประมาณ 100,000 เท่า ความถี่ที่สูงขึ้นเหล่านั้นทำให้การบอกเวลามีความแม่นยำมากขึ้น เช่นเดียวกับที่ทำในนาฬิการุ่นปู่ที่มีลูกตุ้มที่แกว่งเร็วขึ้น ตัวแทนของ Breakthrough กล่าว

Jun Ye, co-winner of the 2022 Breakthrough Prize in Fundamental Physics.Hidetoshi Yatori, co-winner of the 2022 Breakthrough Prize in Fundamental Physics.

ฮิเดโทชิ ยาโทริ ผู้ชนะร่วมของรางวัล Breakthrough Prize 2022 สาขาฟิสิกส์พื้นฐาน (เครดิตภาพ: Hidetoshi Yatori/Breakthrough Prize Foundation)

การวัดความถี่ที่สูงขึ้นนั้นยากกว่ามาก แต่ปัญหานั้นได้รับการแก้ไขไม่มากก็น้อยโดย “หวีความถี่แสง” ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาโดย John Hall และ Theodor Hänsch ซึ่งทำให้พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2548 (ฮอลล์เป็นที่ปรึกษาของ Ye’s Ph.D. ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ และ Ye เข้าควบคุมห้องทดลองของที่ปรึกษาเมื่อชายชราเกษียณ)

นาฬิกาอะตอมความถี่แสงใช้สตรอนเทียมมากกว่าอะตอมซีเซียม ทั้ง Yatori และ Ye ได้ค้นพบวิธีทำให้อะตอมของสตรอนเทียมเชื่องโดยถือพวกมันไว้นิ่ง ๆ เพื่อให้สามารถวัดได้ นักวิจัยใช้ “optical lattice” ซึ่งเป็นคลื่นนิ่งจากลำแสงเลเซอร์ที่สร้างรูปทรงกล่องไข่ซึ่งมีหลุมดักอะตอมไว้

“มันคือ เกือบจะเหมือนกับลำแสงของรถแทรกเตอร์ในนิยายวิทยาศาสตร์” เย บอกกับ Space.com “คุณวางลำแสงแทรกเตอร์ไว้ตรงกลางห้องสุญญากาศ และคุณสามารถถืออะตอมไว้ตรงกลางห้องสุญญากาศด้วยแสงได้”

Jun Ye, co-winner of the 2022 Breakthrough Prize in Fundamental Physics.Jun Ye, co-winner of the 2022 Breakthrough Prize in Fundamental Physics.

Jun Ye ผู้ชนะรางวัล Breakthrough Prize 2022 สาขาฟิสิกส์พื้นฐาน (เครดิตรูปภาพ: Jun Ye/Breakthrough Prize Foundation)

การจัดการอะตอมในลักษณะนี้อาจรบกวนอะตอมได้มากพอที่จะส่งผลต่อการวัดที่สำคัญต่อการจับเวลาที่แม่นยำ อย่างที่เย่พูด: “คุณกำลังบีบอะตอมเหล่านี้ คุณแน่ใจได้อย่างไรว่าพวกเขาจะบอกความจริงกับคุณ” แต่ยาโทริและเยพบว่าการเลือกความยาวคลื่นที่เหมาะสมสำหรับ “คานรถแทรกเตอร์” สามารถแก้ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้

“เราออกแบบมันในลักษณะที่การกระทำของการยึดอะตอมเหล่านี้จะไม่ทำให้เกิดการรบกวนต่อการวัดระยะห่างของพลังงานระหว่าง สถานะควอนตัมทั้งสองนี้มีความสำคัญต่อการวัดนาฬิกาจริงๆ” เย่กล่าว “นี่เกือบจะเหมือนกับมื้อเที่ยงฟรีเลยนะ”

ความก้าวหน้านี้ช่วยทำให้นาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัลเป็นจริงและได้รับรางวัล Yatori และ Ye ในสาขาฟิสิกส์พื้นฐาน การใช้งานที่เป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้มีมากมายและหลากหลาย ตัวแทนของ Breakthrough กล่าว ตัวอย่างเช่น นาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัลสามารถปรับปรุงความแม่นยำของ ได้อย่างมาก ระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก และเครือข่ายการนำทางด้วยดาวเทียมอื่น ๆ และอนุญาตให้มีการชี้นำการสำรวจห้วงอวกาศได้แม่นยำยิ่งขึ้น

เทคโนโลยีนี้ยังช่วยให้สามารถทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์แบบใหม่ได้ ตัวอย่างเช่น โดยอนุญาตให้นักวิจัยศึกษาการขยายเวลาโน้มถ่วงและผลกระทบอื่นๆ ได้แม่นยำยิ่งขึ้น นาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัลสามารถช่วยตรวจจับได้ คลื่นความโน้มถ่วง เช่นกัน แจ้งเตือนนักวิจัย การเปลี่ยนแปลงของเวลาเล็กน้อยที่เกิดจากระลอกกาลอวกาศเหล่านี้

NS ความเชื่อมโยงระหว่างแรงโน้มถ่วงกับเวลา หมายความว่าเทคโนโลยีนี้สามารถช่วยให้นักวิจัยติดตามเหตุการณ์ภูเขาไฟและแผ่นดินไหวที่นี่บนโลกและตามล่าหามหาสมุทรที่ฝังอยู่ในโลกมนุษย์ต่างดาว นาฬิกาตาข่ายแบบออปติคัลอาจช่วยในการค้นหาสิ่งที่เข้าใจยาก สสารมืด, เย่กล่าว.

“สสารมืดต้องมีปฏิสัมพันธ์กับสสารธรรมดา ไม่ใช่แค่ฟิสิกส์โน้มถ่วง” เย่กล่าว “เราต้องการเห็นลายเซ็นที่อ่อนแอมากของส่วนประกอบของสสารมืดที่เป็นไปได้กับสสารธรรมดาที่เรารู้จักบนโลกในลายเซ็นของนาฬิกาที่ช้าลงหรือเร็วขึ้นเมื่อสสารมืดผ่านเข้ามา ดังนั้นเราจึงเตรียมการ การทดลองแบบนั้น”

แกลเลอรี่: สสารมืด ทั่วทั้งจักรวาล ของรางวัลอื่นๆ ด้วยนะครับ

Breakthrough Prize ประจำปีในสาขาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ก่อตั้งขึ้นในปี 2555 โดย Mark Zuckerberg และ Priscilla Chan, Sergey Brin, Anne Wojcicki และ Yuri และ Julia Milner เป็นรางวัลที่ร่ำรวยที่สุดในสาขาวิทยาศาสตร์ แต่ละคนมีมูลค่ามากกว่ารางวัลโนเบลเกือบสามเท่า (ขณะนี้ โนเบลได้รับรางวัลเงินสด 10 ล้านโครนาสวีเดน หรือประมาณ 1.2 ล้านเหรียญสหรัฐ ณ อัตราแลกเปลี่ยนปัจจุบัน)

รางวัล Breakthrough Prize มอบให้แก่ผู้บุกเบิกการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต คณิตศาสตร์ และฟิสิกส์พื้นฐาน รางวัลนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มแคชวัฒนธรรมของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและสร้างแรงบันดาลใจให้เด็ก ๆ ประกอบอาชีพในสาขาเหล่านี้ ตัวแทนรางวัล Breakthrough Prize กล่าว

ปีนี้ได้รับรางวัล Breakthrough Awards มูลค่า 3 ล้านเหรียญสหรัฐในสาขาวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต ซึ่งหนึ่งในนั้นได้รับการยอมรับว่าเป็นนักวิจัยด้านวิศวกรรมอาร์เอ็นเอ ที่ช่วยให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็ว วัคซีนโควิด 19. ได้รับรางวัล Breakthrough Prize สาขาคณิตศาสตร์ และ Yatori และ Ye ได้รับรางวัลฟิสิกส์พื้นฐานเพียงรางวัลเดียว

มูลนิธิ Breakthrough Prize Foundation ยังมอบรางวัล “New Horizons” จำนวน 100,000 เหรียญสหรัฐฯ ให้กับนักวิจัยระดับปฐมวัยในปีนี้ หนึ่งในนั้นไปหานักวิทยาศาสตร์สี่คน “เพื่อเป็นผู้นำในการวางรากฐานสำหรับการสังเกตการณ์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดคลื่นโน้มถ่วง และความเป็นผู้นำในการดึงข้อมูลจำนวนมากจากการชนกันครั้งแรกของทั้งสองที่สังเกตพบ ดาวนิวตรอน ” ตามประกาศรางวัลวันนี้

โดยรวมแล้ว Breakthrough Prize Foundation มอบรางวัลให้ 15.75 ล้านดอลลาร์ ปีนี้. คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผู้ชนะที่ประกาศใหม่ทั้งหมด ที่นี่.

Mike Wall Mike Wall เป็นผู้เขียน “

    ข้างนอกนั้น
” (Grand Central Publishing, 2018; ภาพประกอบโดย Karl Tate) หนังสือเกี่ยวกับการค้นหาชีวิตมนุษย์ต่างดาว ติดตามเขาบน Twitter @michaeldwall ติดตามเราบน Twitter @Spacedotcom หรือ Facebook

The gravitational waves emitted by two black holes as they spiral into each other, shown in a simulation.

Michael เป็นนักเขียนวิทยาศาสตร์ของ Idaho Natio nal Laboratory และเคยฝึกงานที่ Wired.com หนังสือพิมพ์ The Salinas Californian และ SLAC National Accelerator Laboratory เขายังทำงานเป็นนักสัตววิทยาและนักชีววิทยาสัตว์ป่าอีกด้วย เขามีปริญญาเอก สาขาชีววิทยาวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ ประเทศออสเตรเลีย ปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยแอริโซนา และประกาศนียบัตรบัณฑิตสาขาการเขียนวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ The gravitational waves emitted by two black holes as they spiral into each other, shown in a simulation.

  • ตรัง ủ
  • ธุรกิจ
  • อาหาร
  • ไลฟ์สไตล์
  • เทค
  • วางตลาดดิจิทัล (Digital Marketing)
  • Back to top button