Um estudante de doutorado em física da Escola de Pós-Graduação Naval (NPS) acaba de receber um prestigiado prêmio por sua pesquisa pioneira em senso quântico usando uma fonte atômica única. EUA Cmdr da Marinha. Jens Berdahl, um antigo aviador naval e F/ A- 18 Piloto que atualmente procura seu doutorado através do programa de serviço de Professor Militar Permanente (PMP), foi recentemente apresentado com o altamente competitivo Prémio Margaret Burbidge para Melhor Pesquisa Experimental por um Estudante de Pós- Graduação. Apresentado pela American Physical Society, Far West Section, Berdahl recebeu o prêmio enquanto apresentava sua pesquisa sobre a fonte atômica NPS. 2025 reunião anual, outubro. 10 - 12, na Universidade da Califórnia, Santa Cruz. . Cmdr. O Berdahl ganhando este prêmio demonstra ao mundo que NPS — e especificamente estudantes e estudiosos visitantes do NPS — podem competir com o melhor que há lá fora! Frank Narducci, do Departamento de Física da NPS, investigador principal do projeto.
.Um dos principais significados deste prêmio é que ele valida para o aluno que eles estão fazendo o bem — e neste caso, ótimo — trabalho,. ele continuou.. Muitas vezes, como um estudante está começando, o estudante não terá perspectiva sobre como seu trabalho se compara com seus pares. Aqui, este prêmio diz que eles estão fazendo o melhor trabalho entre este subconjunto de outros trabalhando no mesmo nível. Ganhar o prêmio foi certamente uma grande honra, disse Berdahl, mas ele foi rápido para atribuir sua vitória a uma pequena equipe trabalhando na Fonte Atômica. Trabalhando ao lado de Narducci e Mr. Takaho Tsubakiyama, um pesquisador visitante do Programa de Intercâmbio de Engenheiros e Cientistas (ESEP) do Ministério da Defesa do Japão, Berdahl está realizando sua pesquisa sobre o senso quântico para detectar alterações minúsculas na massa, ou a ausência de massa, de longe; bastante útil para aplicações variadas, como rastrear um submarino, conduzir navegação de precisão em um ambiente negado pelo GPS, e identificar um túnel rede sendo esculpida de uma montanha ou de outras ameaças adversários querem manter- se escondidos.
Tal trabalho em ciência quântica alinha diretamente com as seis áreas tecnológicas críticas recentemente anunciadas pelo Escritório do Subsecretário de Guerra para Pesquisa e Engenharia (OUSWR&E) como essenciais para abordar os desafios de segurança nacional mais urgentes dos Estados Unidos. .Uma das coisas que são únicas neste projeto é que estamos tentando fazer estas medidas sensíveis em escalas de tempo operacionalmente relevantes, disse o Berdahl.. Com muitos aplicativos de defesa, podemos não ter o luxo de se esconder para coletar dados por muito tempo. Em vez disso, estes sensores podem ser usados em veículos submarinos não tripulados (UUV) ou em veículos aéreos não tripulados (UAV) com tempos de permanência limitados.
O projeto consiste em erigir uma Fonte Atômica em um poço de elevador não utilizado no Spanagel Hall no campus NPS. Uma torre inicial do їbaby ї mede quase 24 pés ( 8 metros) de altura, enquanto a versão final permanecerá aproximadamente 100 pés ( 30 metros) alto, oferecendo maior sensibilidade. O objetivo da equipe é medir a gravidade, explicou Tsubakiyama.
.Todos nós temos massa, o que significa que todos nós mudamos um pouco de gravidade. Não podemos sentir essa diferença porque é muito pequena, disse ele.. Com o nosso sensor quântico, a sensibilidade à gravidade atingirá nove decimais de precisão. Nesse nível, podemos medir essas pequenas diferenças de gravidade. A Fonte Atômica NPS consiste em duas partes: uma Trave Óptica Magneto (MOT) e um interferômetro.
O MOT captura átomos em campos eletromagnéticos e os resfria num vácuo ultra- alto, expressando a natureza semelhante à onda dos átomos e permitindo que eles existam em superposição: onde um único átomo pode estar em várias localizações ao mesmo tempo. Ao ajustar a frequência dos lasers MOT, os átomos são lançados verticalmente na seção interferométrica. Usando novos lasers, os átomos são forçados a se superpor e posteriormente recombinados. Quando separados, os dois estados experimentam a gravidade de forma diferente devido às massas ao seu redor. Uma vez que eles se reunam, a interferência medida fornece informações sobre massas no ambiente local. A razão para construir fontes atômicas altas é maximizar o tempo de superposição dos átomos. Tempos mais longos produzem melhores sensores. Enquanto espacialmente separado, cada átomo é agido por uma série de interferências do. Incluindo outros efeitos gravitacionais, o campo magnético da Terra e o efeito Coriolis da rotação da Terra.
. Todas estas coisas precisam ser consideradas; esse é o nosso principal desafio, disse o Tsubakiyama. À medida que os átomos retornam ao seu estado original, singular, o interferômetro mede flutuações infinitesimais na gravidade, dando um tesouro de informações. É um projeto maravilhoso porque tem uma ciência quântica realmente nova, mas também é um enorme desafio de engenharia porque estamos construindo um 30 - torre de metro em um poço de elevador, disse Berdahl. їÉ uma bela mistura de desafios teóricos e experimentais.
Apesar dos diversos desafios que este projeto traz, o Berdahl continua a ser inspirado pelo seu conselheiro, Dr. Frank Narducci.. Eu tenho sido tão grato por sua instrução reflexiva e paciente durante esta jornada. Ele é uma fonte de conhecimento, e espero trabalhar com ele por anos para vir como um professor militar aqui na NPS, após a graduação. Berdahl também expressou profunda gratidão pelos maquinistas Sr. Daniel Moreno e o Sr. George Jaksha no Salão Spanagel.
A construção da Fonte Atômica requer todo tipo de materiais personalizados, fixadores e suportes que tenham formas, tamanhos e forças únicas. O projeto também requer precisão extrema, com menos do que 0.001 -inch tolerâncias em alguns componentes. Cada bobina de cobre, por exemplo, pede 1,214 enrolamentos para criar um forte gradiente de campo magnético sem aquecimento excessivo. . Sua habilidade e artesanato são tão perfeitamente complementados com sua imaginação e inovação, disse Berdahl. ї Esta loja faz tudo.
NPS, localizado em Monterey, Califórnia, fornece educação de pós-graduação centrada na defesa, incluindo estudos classificados e pesquisa interdisciplinar, para promover a eficácia operacional, liderança tecnológica e vantagem de combate à guerra do serviço naval. Estabelecido em 1909, NPS oferece programas de mestrado e doutorado para militares e civis do Departamento de Guerra, juntamente com parceiros internacionais, para fornecer soluções transformadoras e líderes inovadores através da educação avançada e pesquisa. • Mais sobre pesquisa de sensoriação quantitativa no NPS. • Saiba mais sobre as áreas tecnológicas críticas da OUSW(R&E):.