นักฟิสิกส์ที่ทำงานในห้องปฏิบัติการ SLAC ในสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถตรวจจับเสียงสะท้อนจากเรดาร์ได้โดยการสะท้อนคลื่นวิทยุจากอนุภาคพลังงานสูงที่เรียงซ้อนกัน ความสำเร็จของพวกเขาอาจนำไปสู่กล้องโทรทรรศน์นิวตริโนชนิดใหม่และราคาไม่แพง ซึ่งสามารถตรวจจับนิวตริโนที่มีพลังงานอยู่นอกขอบเขตของหอสังเกตการณ์ทางแสงและเสาอากาศวิทยุ
เป็นเวลากว่าทศวรรษแล้วที่กล้องโทรทรรศน์
ที่ไม่ธรรมดาในทวีปแอนตาร์กติกาที่เรียกว่าIceCubeได้ทำการสำรวจท้องฟ้าเพื่อหานิวตริโน ประกอบด้วยหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ยาวหลายสิบกิโลเมตรที่ฝังอยู่ในน้ำแข็ง หอสังเกตการณ์ตรวจพบรังสีเชเรนคอฟที่ปล่อยออกมาจากน้ำตกของอนุภาคที่มีประจุซึ่งสร้างขึ้นเมื่อนิวตริโนที่เดินทางผ่านโลกมีปฏิสัมพันธ์กับน้ำแข็ง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2556 แสงแวบ ๆ เหล่านี้บางส่วนได้รับการระบุว่ามาจากนิวตริโน “จักรวาล” ที่มีพลังงานสูง ซึ่งมาจากห้วงอวกาศมากกว่าจากดวงอาทิตย์หรือชั้นบรรยากาศของโลก
IceCube ตรวจพบนิวตริโนที่มีพลังงานสูงถึง 10 PeV (10 16 eV) แต่ไม่น่าจะเข้าถึงพลังงานที่สูงขึ้นได้มากนัก นั่นเป็นเพราะรังสี Cherenkov ที่ความยาวคลื่นแสงถูกทำให้อ่อนลงอย่างมากในน้ำแข็ง โดยเคลื่อนที่ได้มากที่สุดประมาณ 200 เมตร ซึ่งจะจำกัดปริมาตรของเครื่องตรวจจับ เนื่องจากนิวตริโนหายากกว่าเมื่อมีพลังงานสูงกว่า ปริมาตรจำกัดจึงกำหนดขีดจำกัดพลังงานสูงสุด
การปล่อยคลื่นวิทยุอนุภาคประจุไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยาของนิวตริโนยังปล่อยคลื่นวิทยุซึ่งเดินทางผ่านน้ำแข็งในระยะทางไกลกว่าแสง อันที่จริง เครื่องตรวจจับที่ใช้บอลลูนของ ANITAค้นหานิวตริโนโดยการตรวจจับการปล่อยคลื่นวิทยุจากแถบน้ำแข็งแอนตาร์กติกอันกว้างใหญ่ อย่างไรก็ตาม ANITA มีปัญหาตรงข้ามกับ IceCube เนื่องจากต้องพยายามตรวจจับนิวตริโนที่มีพลังงานน้อยกว่าประมาณ 100 PeV เนื่องจากความแรงของการปล่อยคลื่นวิทยุจะปรับตามพลังงานของอนุภาคที่เข้ามา
ในงานล่าสุดSteven Prohiraจากมหาวิทยาลัย
แห่งรัฐโอไฮโอและเพื่อนร่วมงานใช้ประโยชน์จากการตรวจจับคลื่นวิทยุแบบ “แอ็คทีฟ” ในรูปแบบของเสียงสะท้อนเรดาร์ สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าน้ำตกของอนุภาคเคลื่อนที่ผ่านวัสดุที่ใกล้ความเร็วแสงจะขับอิเล็กตรอนออกจากอะตอมภายในวัสดุ ในช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่อิเล็กตรอนเหล่านั้นจะถูกดูดกลับเข้าไปใหม่ พวกมันสามารถทำให้เกิดการสั่นโดยคลื่นวิทยุภายนอกได้ เสาอากาศสามารถใช้เพื่อตรวจจับคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนที่สั่น – “เสียงสะท้อน” ประโยชน์ของเทคนิคนี้คือส่วนใหญ่ไม่ขึ้นกับพลังงานของอนุภาคที่เข้ามา
Prohira เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มที่พยายามสาธิตเทคนิคนี้ในภาคสนาม โดยใช้เครื่องส่งโทรทัศน์ที่ได้รับบริจาคและชุดเสาอากาศวิทยุที่วางตำแหน่งใกล้กับกล้องโทรทรรศน์รังสีคอสมิกในยูทาห์ จุดมุ่งหมายคือการตรวจจับคลื่นสะท้อนเรดาร์จากโมเลกุลของอากาศที่แตกตัวเป็นไอออนโดยการส่งผ่านรังสีคอสมิก ยืนยันว่าพวกเขาสามารถสังเกตสัญญาณได้ในเวลาเดียวกับกล้องโทรทรรศน์ แต่หลังจากรับข้อมูลมาสามปี ประสิทธิภาพการตรวจจับที่จำกัดซึ่งส่วนหนึ่งเกิดจากอายุการใช้งานที่สั้นมากของอิเล็กตรอนอิสระในอากาศ หมายความว่าไม่มีสัญญาณเรดาร์ออกมา
ทดสอบเสียงสะท้อนเพื่อค้นหาหลักฐานที่ชัดเจนของผลกระทบ Prohira และเพื่อนร่วมงานได้เสร็จสิ้นการทดลองในห้องปฏิบัติการที่ End Station A ที่SLAC National Accelerator Laboratoryในแคลิฟอร์เนีย ที่นั่นพวกเขาตั้งเป้าหมายพลาสติกยาว 4 ม. ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแทนของน้ำแข็งแอนตาร์กติกและระเบิดมันด้วยลำแสงที่มีอิเล็กตรอนประมาณหนึ่งพันล้านอิเล็กตรอน โดยแต่ละตัวมีพลังงานประมาณ 10 10 eV แนวคิดคือการแสดงผลกระทบของนิวตริโนที่มี 10 19 eV (ค่อนข้างสูงกว่าพลังงานในอุดมคติ แต่เป็นค่าที่กำหนดโดยผู้ใช้รายอื่นในห้องปฏิบัติการ)
หลังจากส่งคลื่นวิทยุไปยังเป้าหมายและใช้
เสาอากาศที่สองเพื่อตรวจสอบเสียงสะท้อน นักวิจัยได้สังเกตสัญญาณที่กินเวลาน้อยกว่า 10 ns สัญญาณดังกล่าวคาดการณ์โดยการจำลอง ดังนั้นหลังจากพิจารณาแหล่งที่มาเบื้องหลังหลายแห่งแล้ว ทีมงานสรุปว่าแท้จริงแล้วมันคือเสียงสะท้อนเรดาร์ที่เกิดจากไอออไนซ์ภายในเป้าหมาย
Francis Halzenจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสันและผู้ตรวจสอบหลักของ IceCube กล่าวว่าในขณะที่การทดสอบการตรวจจับเสียงสะท้อนในสนามนั้น “ท้าทาย” นักวิจัยก็สามารถพัฒนาเทคนิควิทยุโดยใช้ลำแสง SLAC “นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของพลังของการทดลองลำแสงเหล่านี้” เขากล่าว
Prohira และเพื่อนร่วมงานกำลังวางแผนการทดลองใหม่ในทวีปแอนตาร์กติกาที่ระดับความสูงพอที่จะตรวจจับเสียงสะท้อนจากเรดาร์จากฝนรังสีคอสมิกที่ตกลงมาสู่น้ำแข็ง หากมีการจัดหาเงินทุน พวกเขาหวังว่าจะมีเครื่องตรวจจับเริ่มทำงานภายในสองสามปีข้างหน้า พวกเขาตั้งเป้าที่จะสร้างหอดูดาวนิวตริโนให้เสร็จก่อนสิ้นทศวรรษ “อันดับแรก เราต้องการแสดงให้เห็นว่าเทคนิคนี้ใช้ได้กับแหล่งที่รู้จักก่อนที่จะสร้างอาร์เรย์ขนาดเต็ม” Prohira อธิบาย
คุณธรรมของหอดูดาวดังกล่าวคือความเรียบง่าย Prohira ประมาณการว่ามีรูตรวจจับค่อนข้างน้อยในน้ำแข็งและอุปกรณ์เรดาร์ที่ค่อนข้างตรงไปตรงมา ประมาณการว่า Prohira หมายถึงป้ายราคาเพียงไม่กี่ล้านเหรียญ เมื่อเทียบกับ 275 ล้านเหรียญของ IceCube เขาอ้างว่าเศรษฐกิจดังกล่าวจะไม่กระทบต่อวิทยาศาสตร์ อันที่จริงเขาคิดว่าสิ่งอำนวยความสะดวกเรดาร์สะท้อนอาจให้ผลลัพธ์ที่สำคัญในการระบุแหล่งที่มาของนิวตริโนพลังงานสูงเช่นเดียวกับฟิสิกส์รสชาติ “เราต้องการเป็นส่วนเสริมของ IceCube” เขากล่าว
ทีมงานพบว่าความน่าจะเป็นที่การหมุน NV จะสิ้นสุดลงในสถานะพลังงานที่สูงขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับมุมระหว่างแกนการหมุนของเพชรกับโพลาไรซ์ของสัญญาณไมโครเวฟที่ใช้ นี่เป็นเพียงทฤษฎีที่คาดการณ์ไว้และทีมงานกล่าวว่าเทคนิคนี้สามารถพัฒนาเป็นวิธีการ “ตรวจสอบการหมุนและการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วบนช่วงเวลาที่เกี่ยวข้องกับควอนตัม” การใช้งานที่เป็นไปได้รวมถึงเครื่องตรวจจับแรงบิดที่มีความละเอียดอ่อนและการศึกษาพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม
นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ( MIT ) ได้ แสดงให้เห็นการถ่ายภาพด้วยเลเซอร์อัลตราซาวนด์แบบไม่ต้องสัมผัสโดยสมบูรณ์ในมนุษย์ โดย ร่วมมือกับMIT Lincoln Laboratory Xiang Zhang และเพื่อนร่วมงานใช้เลเซอร์อินฟราเรดเพื่อสร้างคลื่นเสียงที่พื้นผิวเนื้อเยื่อของปลายแขนของอาสาสมัคร ลำแสงที่สองตรวจพบคลื่นเสียงที่แพร่กระจายโดยการวัดว่าผิวหนังของผู้ทดลองมีการตอบสนองอย่างไร เทคนิคนี้อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพโดยที่ไม่ยอมให้สัมผัสร่างกาย เช่น บนบาดแผลและบริเวณที่บอบบางอื่นๆ
Credit : cateringiperque.com cdmasternow.com cheaplinksoflondonshop.com conviviosfraternos.com cookwatchus.net craniopharyngiomas.net cubmasterchris.info digitalbitterness.com dward3.com edmontonwarhammerleague.com
