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音は光をコントロールする

04.02.2015

前世紀の初めに、ソビエトの物理学者レオニード・マンデルスタムは、透明な物質の音の振動がこの物質を通過する光を散乱させる可能性があることを理論的に示しました。音波は媒体の密度に局所的な変化を引き起こし、その結果、屈折率が変化します。このような散乱の結果、光エネルギーの一部が失われます。マンデルスタムとは別に、アメリカの物理学者レオン・ブリルアンも同じ結果に達した。その結果、透明な媒体における音と光の相互作用は、マンデルスタム・ブリルアン効果と呼ばれました。

しかし、たとえば車のヘッドライトの光が霧の中で散乱するように、大音量の音楽が電球からの光を散乱させることに私たちは気づきません。この効果は、通常の電球の代わりに単色放射源であるレーザーを使用した場合にのみ顕著になります。実際、レーザービームは、その「色」を決定するXNUMXつの波長を持つ電磁放射です。赤色のビームには XNUMX つの波長があり、緑色のビームには別の波長があります。

次に、光ファイバーデータラインを考えてみましょう。その動作原理は、透明なガラス糸に沿って伝搬する光ビームの強度を変化させることによって情報が送信されることです。異なる波長の光ビームを使用するだけで、単一の光ファイバーストランドを同時に使用して、数百のチャネルでデータを送信できます。各チャンネルは特定のレーザー波長に対応しています。電波を介したデータの送信と非常に似ていますが、XNUMX つの点を除いて、無線送信機の電力を増加させると、信号電力とその受信範囲が増加します。光ファイバーを介して信号を送信するためにレーザー出力を増加させると、伝送が低下します。マンデルスタム-ブリルアン散乱により、ますます多くの信号が失われ始めます。したがって、信号パワーのしきい値がありますが、それを超えることは意味がありません。

イリノイ大学の物理学者は何をしましたか? 細い光ファイバーストランドに、小さなガラス球を固定しました。この設計は、リング光共振器と呼ばれます。光ファイバーフィラメントからのレーザービームが共振器に入り、多重内部反射により、トラップのように共振器内に留まります。実験のキーポイントは、元の周波数とは一定量異なる周波数の XNUMX 番目のレーザービームでした。レーザービームの周波数の違いは、球体材料の音響振動の周波数に対応していました。これにより、光ファイバーと共振器システムが最初のビームに対して透明になりました。

最も驚くべきことは、そのようなシステムが片側からの光線に対してのみ透明であることが判明したことです。それは一種の光学式改札口であることが判明しました-光は一方の側から通過し、もう一方の側からは通過できません。このような興味深い特性は、材料内の XNUMX つの光線と音波の複雑な相互作用、つまりマンデルスタム-ブリルアン散乱効果によって生じます。この場合にのみ、ビームがファイバーを通過するのを防ぐ代わりに、反対に、自由な通路を提供しました。

このような特性の発見により、光ファイバーシステムや将来的には量子コンピューターに必要な小型の光アイソレーターとサーキュレーターの作成が可能になります。現在、これらのデバイスは光磁気ファラデー効果に基づいており、磁場と材料を使用して光を一方向にのみ送信します。行われた発見は、不要な磁場を取り除くのに役立ちます. さらに、光ビームの群速度を変更するために使用できます。これは物理学者が「速い」光と「遅い」光と呼ぶもので、量子情報を保存するために必要です。

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量子もつれのエントロピー則の存在が証明された 09.05.2024

量子力学は、その神秘的な現象や予期せぬ発見で私たちを驚かせ続けています。最近、理化学研究所量子コンピューティングセンターの Bartosz Regula 氏とアムステルダム大学の Ludovico Lamy 氏が、量子もつれとそのエントロピーとの関係に関する新しい発見を発表しました。量子もつれは、現代の量子情報科学技術において重要な役割を果たしています。ただし、その構造は複雑であるため、理解と管理が困難になります。レグルスとラミーの発見は、量子のもつれが古典系と同様のエントロピー規則に従うことを示しています。この発見は、量子情報科学技術の分野に新たな視点をもたらし、量子のもつれと熱力学との関係についての理解を深めます。研究結果は、もつれ変換の可逆性の可能性を示しており、これにより、さまざまな量子技術での使用が大幅に簡素化される可能性があります。新しいルールを開く ... >>

ミニエアコンソニーレオンポケット5 09.05.2024

夏はリラックスしたり旅行したりするのに最適な時期ですが、多くの場合、暑さが耐え難い苦痛に変わることがあります。ソニーの新製品、Reon Pocket 5 ミニエアコンをご紹介します。ユーザーにとって夏をより快適にすることを約束します。ソニーは、暑い日に体を冷やすユニークなデバイス、Reon Pocket 5 ミニコンディショナーを導入しました。首にかけるだけでいつでもどこでも涼しさを楽しめます。運転モードの自動調整と温度・湿度センサーを搭載したミニエアコンです。革新的なテクノロジーのおかげで、Reon Pocket 5 はユーザーのアクティビティや環境条件に応じて動作を調整します。ユーザーはBluetooth経由で接続された専用モバイルアプリを使用して簡単に温度を調整できます。さらに、ミニコンディショナーを取り付けられる、便利な特別デザインのTシャツとショーツも用意されています。デバイスはああ、 ... >>

スターシップのための宇宙からのエネルギー 08.05.2024

新技術の出現と宇宙計画の発展により、宇宙での太陽エネルギーの生産がより実現可能になってきています。スタートアップ企業のトップである Virtus Solis は、SpaceX の Starship を使用して地球に電力を供給できる軌道上発電所を構築するというビジョンを共有しました。スタートアップ企業のVirtus Solisは、SpaceXのStarshipを利用して軌道上に発電所を建設するという野心的なプロジェクトを発表した。このアイデアは太陽エネルギー生産の分野を大きく変え、より利用しやすく、より安価になる可能性があります。このスタートアップの計画の中核は、Starshipを使って衛星を宇宙に打ち上げるコストを削減することだ。この技術的進歩により、宇宙での太陽エネルギー生産は従来のエネルギー源と比べてより競争力のあるものになると期待されています。 Virtual Solis は、Starship を使用して必要な機器を配送し、軌道上に大型太陽光発電パネルを構築することを計画しています。ただし、重要な課題の 1 つは、 ... >>

強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

技術の発展とエレクトロニクスの使用拡大に伴い、効率的で安全なエネルギー源を作り出すという問題はますます緊急になっています。クイーンズランド大学の研究者らは、エネルギー産業の状況を変える可能性のある高出力亜鉛ベース電池を開発するための新しいアプローチを発表した。従来の水ベースの充電式電池の主な問題の 1 つは電圧が低いことであり、そのため最新の機器での使用が制限されていました。しかし、科学者によって開発された新しい方法のおかげで、この欠点は見事に克服されました。研究の一環として、科学者たちは特別な有機化合物であるカテコールに注目しました。これは、バッテリーの安定性を向上させ、効率を高めることができる重要なコンポーネントであることが判明しました。このアプローチにより、亜鉛イオン電池の電圧が大幅に向上し、競争力が高まりました。科学者によると、このようなバッテリーにはいくつかの利点があります。彼らはbを持っています ... >>

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

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水路上のソーラーパネル 27.08.2022

昨年、アメリカの科学者たちは、水路の上にソーラーパネルを建設する利点に関する実現可能性調査を発表しました。現在、ネクサスパイロットプロジェクトがカリフォルニアで実施されていることが知られています。このプロジェクトでは、ソーラーパネルがターロック灌漑地区の運河の XNUMX つのスパンに配置され、エネルギーを収集します。

カリフォルニア州当局は、ネクサスプロジェクトの実施に 20 万ドルを割り当てました。運河上の新しい電力設備の建設は、今年の 150 月に開始される予定です。ソーラーパネルは、ヒックマンの運河の 1,6 メートルのスパンに現れます。同様に、パネルは、州の別の場所にある XNUMX キロメートルの運河に設置されます。

Turlock Water & Power のマネージャーである Josh Weimer は、次のように述べています。

カリフォルニア海峡の長さは約6,5千kmです。それらすべてがソーラーパネルで覆われている場合、13 ギガワットの再生可能エネルギーが生成されます。 1 ギガワットは 750 世帯に電力を供給するのに十分です。したがって、約 9,75 万世帯にエネルギーを供給することができます。 2021 年 13,1 月の時点で、カリフォルニア州には XNUMX 万世帯がありました。

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