Domů     Objevy
Vědci z ČVUT našli způsob, jak až 100krát zlepšit přesnost měření vzdáleností ve vesmíru 
Jan Zelenka 7.4.2025
Spektrometr v laboratoři CAPADS (1), Foto FJFI ČVUT

Tým z laboratoře CAPADS na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze provedl průlomové měření v oblasti intenzitní optické interferometrie, která je zásadní pro přesné měření směrů a vzdáleností ve vesmíru.

Zlepšení v přesnosti by mohlo dosáhnout až několika řádů a výrazně přispět k hlubšímu pochopení kosmických struktur a jevů.

Výzkum týmu se zaměřil na tzv. Hanbury Brown–Twiss (HBT) efekt, který je klíčový pro intenzitní interferometrii a kvantovou optiku. Dosud bylo možné HBT efekt pozorovat pouze na jedné frekvenci, což značně omezovalo jeho aplikace. Autoři nyní představili nový spektrometr schopný současně detekovat HBT efekt na více frekvencích.

Konkrétně úspěšně pozorovali tento jev na pěti různých spektrálních frekvencích neonu, čímž demonstrovali schopnosti nového přístroje a zaznamenali významný krok směrem k širokopásmové kvantově asistované interferometrii.

Sergei Kulkov, CAPADS, Foto: FJFI ČVUT / David Březina

Úspěšné pozorování HBT efektu současně na pěti frekvencích představuje zásadní pokrok,“ vysvětluje Sergei Kulkov, jeden z hlavních autorů výzkumu z laboratoře CAPADS na katedře fyziky FJFI ČVUT. „Tento úspěch dokazuje možnost rozšíření intenzitní interferometrie do širokopásmového režimu s využitím fázově citlivých metod, které umožňují určit směr, ze kterého světlo přichází.

Naše kvantově asistované techniky by mohly výrazně zvýšit přesnost měření a otevřít průlomové aplikace v astrofyzice a kosmologii.“ .

Nový spektrometr vyvinutý na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT umožňuje simultánní detekci HBT efektu na více frekvencích. Tato technologie je zásadní pro přesná astrofyzikální měření a kvantově asistovanou interferometrii.

Zpřesnění kosmologického žebříku vzdáleností

Intenzitní interferometrie v současnosti dosahuje rozlišení v řádu miliobloukových vteřin (mas), zatímco kvantově asistované metody by mohly potenciálně zlepšit rozlišení až na 10–100 mikroobloukových vteřin (µas) u jasných hvězd.

Toto zvýšení přesnosti by výrazně zlepšilo měření paralaxy a zpřesnilo kosmologický žebřík vzdáleností, a tím i určení Hubbleovy konstanty. Další aplikace zahrnují mapování gravitačních mikročoček, přímé pozorování akrečních disků kolem černých děr, charakterizaci exoplanet a detekci gravitačních vln na dosud nedostupných frekvencích.

„Naše nedávná měření představují významný první krok k realizaci kvantově asistované interferometrie,“ doplňuje Peter Švihra, vedoucí vědeckého výzkumu a vývoje ve skupině CAPADS. „Tato metoda spočívá v detekci párů fotonů pocházejících z různých zdrojů, což vyžaduje extrémně vysokou časovou a spektrální přesnost – řádově několik pikosekund a pikometrů – kvůli zachování nerozlišitelnosti fotonů podle Heisenbergova principu neurčitosti.

Sergei sehrál klíčovou roli v těchto prvních měřeních, na nichž se podílela zhruba čtvrtina našeho týmu CAPADS. Navíc Andrei Nomerotski, který původně navrhl jednu z fázově citlivých metod intenzitní interferometrie, nyní působí v naší skupině a pomáhá s dalším výzkumem v této oblasti.“.

Klíčový prvek v zařízení laboratoře CAPADS, které dosahuje extrémní časové a spektrální přesnosti v řádu pikosekund a pikometrů. Tato přesnost je nutná k nerozlišitelnosti fotonů a tím i ke kvantově asistovanému měření vzdáleností ve vesmíru.

Výběr redakce

Tým Petra Švihry na výzkumu spolupracoval s prestižními institucemi, jako jsou Brookhaven National Laboratory v USA a univerzita EPFL ve Švýcarsku. Tento výzkum již získal širší vědecké uznání a na jeho základě získal Peter z laboratoře CAPADS financování od Grantové Agentury ČR v rámci projektu Junior Star.

Úspěchů týmu si také všimli editoři prestižního vydavatelství APL Photonics, kteří článek „Multifrequency-resolved Hanbury Brown–Twiss effect“ označili jako „výběr redakce“ (Editor’s Pick).

Zobrazený snímek demonstruje schopnost spektrometru zachytit tzv. Hanbury Brown–Twiss efekt současně na více frekvencích, což představuje zásadní krok směrem k širokopásmové kvantové interferometrii.
Foto: Foto: FJFI ČVUT
Zdroje informací: tisková zpráva FJFI ČVUT
Související články
Objevy Technika 22.5.2025
Výzkumný tým vedený prof. Pavlem Jungwirthem z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR zjistil, že během procesu, kdy se kapalina mění z nekovu na vodivý kov, vzniká ještě jeden, zatím nepopsaný jev. Jedná se o fázi, kdy se systém spontánně velmi rychle přepíná mezi kovem a nekovem, aniž by vydržel v jednom z těchto […]
Objevy Příroda 19.5.2025
Klimatická změna rychle proměňuje arktickou tundru, potvrdila rozsáhlá mezinárodní studie, kterou publikoval časopis Nature. Vědci po čtyři desetiletí sledovali více než 2 000 rostlinných společenstev napříč Arktidou a zjistili, že změny nejsou jednotné – zatímco některé oblasti zaznamenaly přírůstek druhů, jiné naopak ztrácely svou biologickou rozmanitost. Mezi výzkumníky, kteří se na projektu podíleli, byl i […]
Objevy Příroda 19.5.2025
Půlroční expedice doktorského studenta z Biologického centra AV ČR a Jihočeské univerzity na tropickém ostrově Nová Guinea přinesla jedinečný objev. František Vejmělka jako první zdokumentoval jednoho z největších myšovitých hlodavců světa – velekrysu Mallomys istapantap. Tento tajemný noční tvor obývá chladné mlžné horské pralesy a pláně v nadmořských výškách 3700 metrů a pro vědu byl znám pouze z několika […]
Objevy Zajímavosti 14.5.2025
Ještě donedávna se věřilo, že ostrov Malta byl poprvé osídlen před 7500 lety, tedy v mladší době kamenné s příchodem zemědělců. Nedávný archeologický průlom ale tuto představu zásadně mění.   V jeskyni Għar il-Latnija na severu ostrova byly totiž objeveny důkazy, že Malta hostila lidské obyvatele už před více než 8500 lety – a to […]
Objevy Příroda 12.5.2025
Sršni asijští se stali nechtěnou součástí evropské krajiny a snižují počty užitečných opylovačů. Tento invazní druh pochází z jihovýchodní Asie, ale od prvního výskytu ve Francii v roce 2004 se přes veškerou snahu o vymýcení postupně šíří dál. Zatím mu v tom podle odborníků nebrání ani žádný přirozený nepřítel. V polovině dubna začínají ze zimovišť vylétat […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz