ชุดอุปกรณ์ตรวจจับมิวออนใต้ทะเลที่ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของความลึกของน้ำได้ถูกสร้างขึ้นโดยทีมนักวิจัยนานาชาติ ระบบประกอบด้วยชุดเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในอุโมงค์ถนนใต้อ่าวโตเกียว จากมหาวิทยาลัยโตเกียวและเพื่อนร่วมงาน พวกเขาใช้ระบบเพื่อวัดว่าไต้ฝุ่นที่อยู่ห่างไกลทำให้ระดับน้ำในอ่าวแกว่งไปมาในช่วงเวลาหลายชั่วโมงได้อย่างไร การติดตั้งเครื่องตรวจจับที่คล้ายกันทั่วโลก
สามารถเพิ่ม
ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความผันผวนที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศในระดับของอ่าวและทะเลสาบมิวออนคอสมิกพลังงานสูงกำลังตกลงมาบนโลกอย่างต่อเนื่อง และพวกมันสามารถเดินทางผ่านของเหลวและของแข็งได้หลายสิบหรือหลายร้อยเมตร อย่างไรก็ตาม มิวออนถูกดูดกลืนโดยสสาร
และหากวางเครื่องตรวจจับมิวออนไว้ใต้น้ำ จำนวนมิวออนที่ตรวจพบจะลดลงเมื่อความลึกของน้ำเหนือเครื่องตรวจจับเพิ่มขึ้น ในการศึกษา ทีมของทานากะได้สำรวจว่ามิวออนสามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาอุกกาบาตได้อย่างไร สิ่งเหล่านี้คือการสั่นไหวเหมือนสึนามิในแหล่งน้ำที่เกิดจากผลกระทบ
ทางอุตุนิยมวิทยา เช่น พายุ แนวปะทะอากาศ และคลื่นแรงโน้มถ่วงในชั้นบรรยากาศ โดยปกติแล้วจะเกิดขึ้นภายในแหล่งน้ำขนาดเล็ก เช่น อ่าวและทะเลสาบ กลไกที่ก่อให้เกิดอุกกาบาตและทำให้เกิดการแพร่ขยายเป็นที่เข้าใจกันไม่ดีนัก มีราคาแพงในการตรวจสอบอุกกาบาตอาจเกิดขึ้นในช่วงเวลาตั้งแต่นาที
ถึงหลายชั่วโมง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพท้องถิ่น สามารถตรวจสอบการแกว่งได้โดยใช้มาตรวัดระดับน้ำขึ้นน้ำลง ทุ่น และดาวเทียม แต่สิ่งเหล่านี้อาจมีค่าใช้จ่ายสูงในการสร้างและใช้งาน ยากต่อการเข้าถึง และไม่ได้ให้ค่าการวัดที่แม่นยำแบบเรียลไทม์เสมอไป เพื่อสร้างวิธีใหม่ในการตรวจสอบระดับน้ำ
เมื่อใช้การตั้งค่านี้ นักวิจัยวัดความผันแปรของจำนวนมิวออนที่มาถึงเซ็นเซอร์ระหว่างที่พายุอุกกาบาตถล่มอ่าวโตเกียวในปี 2564 ซึ่งเกิดจากพายุไต้ฝุ่นที่พัดผ่านห่างออกไป 400 กม. ในระหว่างเหตุการณ์ จำนวนมิวออนที่ตรวจจับได้เผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำที่เกี่ยวข้องกับการสั่น
ของเมเทโอสึนามิ
การสังเกตของทีมงานใกล้เคียงกับวิธีการวัดแบบเดิมจากความสำเร็จของพวกเขา ตอนนี้พวกเขาหวังว่าจะสามารถติดตั้งเซ็นเซอร์มูออนที่มีต้นทุนต่ำและเข้าถึงได้ง่ายในอุโมงค์อื่นๆ เว็บไซต์ที่เป็นไปได้ ทีมของทานากะได้ติดตั้งเครื่องตรวจจับมิวออนตามแนวยาว 200 ม. ของส่วนอุโมงค์ 9.6 กม.
ปรากฎว่าการทดลองผลิตโฟโตอิเล็กตรอนจำนวนมากจากลำแสงเลเซอร์ (เราสามารถมองเห็นสิ่งเหล่านี้ได้แม้จะปิดลำแสงอิเล็กตรอนที่ตกกระทบ) แต่พวกมันทั้งหมดมีพลังงานต่ำ ความจริงแล้ว โฟโตอิเล็กตรอนเหล่านี้เกิดมาพร้อมกับพลังงานที่แตกต่างกันสี่ชนิดในปริมาณที่มาก
จนทำให้สัญญาณยืดหยุ่นยิ่งยวดที่เราคาดหวังไว้หมดไป โฟโตอิเล็กตรอนไม่ได้มาจากสถานะ 6P เท่านั้น แต่ยังมาจากสถานะล่างที่อะตอมสามารถผ่อนคลายกลับไปได้ รวมถึงอิเล็กตรอน 0.36 eV ที่ถูกขับออกจากสถานะ 5P (รูปที่ 2 a ) แต่สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการทดลองแบบ อย่างไร นี่คือที่มา
ของแนวคิดใหม่ของเรา เราตระหนักว่าถ้าเรายิงลำแสงเลเซอร์อินฟราเรดชุดที่สองที่มีความยาวคลื่น 780.24 นาโนเมตรไปที่อะตอม แสงนี้ไม่เพียงกระตุ้นอะตอมให้อยู่ในสถานะ 5P เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดไอออน สถานะ 6P ผลิตโฟโตอิเล็กตรอนที่มีพลังงาน 0.36 eV นี่เป็นพลังงานเดียวกัน
กับโฟโตอิเล็กตรอนที่สร้างขึ้นเมื่อแสงสีน้ำเงินทำให้อะตอมของรูบิเดียมแตกตัวเป็นไอออนในสถานะ 5P
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มีเส้นทางที่เป็นไปได้สองทางที่ผลิตโฟโตอิเล็กตรอนที่พลังงานนี้ (รูปที่ 2 ข ) ลำแสงเลเซอร์จะ “นำทาง” กระบวนการโฟโตไอออนไนเซชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น
มันจึงผ่านสถานะ 5P ที่มีฟังก์ชันคลื่นΨ 1 (เทียบเท่ากับสลิต 1 ในการทดลองสลิตคู่แบบดั้งเดิมของ ) หรือผ่านสถานะ 6P ที่มีฟังก์ชันคลื่นΨ 2 (เทียบเท่า เพื่อกรีด 2) หรือพร้อมกันผ่านทั้งสองสถานะ แทนที่จะวัดความเข้มของโฟตอนหรืออิเล็กตรอนบนหน้าจอ เราจะนับจำนวนโฟโตอิเล็กตรอนที่มุมต่างๆ
การทดลอง
กรีดสองครั้งแบบใหม่ของ Young ไม่เกี่ยวข้องกับการยิงอนุภาคผ่านรอยกรีด แต่ใช้เลเซอร์เพื่อกระตุ้นอะตอมของรูบิเดียมในรูปแบบต่างๆ แสงเลเซอร์สีน้ำเงิน 420.30 นาโนเมตรที่ส่องประกายทำให้อะตอมตื่นเต้นจากสถานะ 5S ถึง 6P (การเปลี่ยนแปลงระบุด้วยลูกศรสีน้ำเงินหนา) จากนั้นสถานะ 6P
จะผ่อนคลายไปยังอีกสองสถานะ (4D และ 6S) ซึ่งจะผ่อนคลายกลับสู่สถานะที่สี่ (5P) ซึ่งเป็นการผ่อนคลายที่แสดงโดยลูกศรประ โฟตอนสีน้ำเงินเพิ่มเติม (เช่น ความยาวคลื่น 420.30 นาโนเมตร) สามารถทำให้สถานะเหล่านี้แตกตัวเป็นไอออนได้ ปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนด้วยพลังงานที่แตกต่างกันสี่แบบ
(แสดงด้วยลูกศรสีน้ำเงินแคบๆ) รวมถึงที่ 0.36 eV ด้วยการใช้เลเซอร์อินฟราเรดตัวที่สองที่ 780.24 นาโนเมตร เราสามารถกระตุ้นอะตอมของรูบิเดียมให้อยู่ในสถานะ 5P หรือสร้างโฟโตอิเล็กตรอนจากสถานะ 6P (ลูกศรสีแดง) ที่ 0.36 eV ได้เช่นกัน (b) หากเราตั้งเครื่องตรวจจับให้วัดเฉพาะ 0 อิเล็กตรอน
36 eV มาจากสองเส้นทางที่เป็นไปได้ ไม่ว่าจะผ่านทางสถานะ 6P ที่แตกตัวเป็นไอออนด้วยเลเซอร์อินฟราเรด หรือผ่านสถานะ 5P ที่แตกตัวเป็นไอออนโดยเลเซอร์สีน้ำเงิน ทั้งสองเส้นทางสามารถเปิดหรือปิดได้ เช่นเดียวกับที่เราสามารถเปิดหรือปิดสลิตในการทดลองแบบดับเบิ้ลสลิตทั่วไป
ด้วยการลดความถี่ของเลเซอร์ตัวใดตัวหนึ่งลงเล็กน้อย เราสามารถเปิดหรือปิดทางเดินได้ เช่นเดียวกับที่เราสามารถเปิดหรือปิดรอยแยกในการทดลองแบบกรีดสองครั้งแบบดั้งเดิมของ Young ตรวจจับเลเซอร์สีน้ำเงินและคุณกระตุ้นเฉพาะสถานะ 5P ซึ่งปิดเส้นทาง 2 และให้ผลผลิตโฟโตอิเล็กตรอน DCS 1 ( θ ) ∝ Ψ 1 2โดยที่θคือมุมกระเจิง ตรวจจับเลเซอร์อินฟราเรด และคุณกระตุ้นสถานะ 6P เท่านั้น
แนะนำ 666slotclub / hob66
