알루미늄 해치는 아래에있는 것에 대한 유일한 단서입니다. 독일 뮌헨에서 20km 떨어진 졸린 수도원 마을 인 Fürstenfeldbruck의 옥수수와 밀 밭에 묻힌 것은 콘크리트, 강관 및 정밀 센서의 반전 된 피라미드입니다. 지난 달, 레이저가 사면체의 가장자리를 둘러싼 레이저가 시작되었을 때, 지진학의 회전 운동 (Romy)은 세계에서 가장 정교한 링 레이저로 통치를 시작하여 지구 자체가 어떻게 변하는지를 감지 할 수 있습니다.
.뮌헨의 Ludwig Maximilian University의 지진 학자 인 Heiner Igel은“이 건물은 이전에 건축 된 적이없는 구조입니다. "정말 특별한 것입니다." 그것을 특이하게 만드는 것은 레이저를 안정적으로 유지하고 파장의 작은 변화를 감지하는 데 필요한 미세입니다.
그렇게함으로써 Romy는 지구의 스핀 속도와 스핀 축의 작은 변화를 측정합니다. 이러한 측정의 속도와 속도는 GPS 내비게이션에 정밀도를 증가시킬 것을 약속하며 Romy는 Albert Einstein의 일반적인 상대성 이론에 의해 예측 된 미묘한 효과를 감지 할 수도 있습니다. 꿀 냄비에 숟가락이 돌면서 근처의 공간에서 회전하는 행성의 드래그. Romy는 또한 지진에 수반되는 약한 회전, 지구의 내부 구조에 대한 단서를 포함하는 오랫동안 정렬 된 운동에 민감 할 것입니다. Romy는 이러한 움직임을 기록하는 가치를 보여줌으로써 석유 및 가스 전망대와 달과 화성의 진전을 듣고 싶어하는 행성 과학자들도 도울 수있는 미니어처 센서의 길을 열어 줄 수있었습니다.
링 레이저는 프랑스 물리학 자 Georges Sagnac이 1913 년에 시연 한 효과 덕분에 절묘한 회전 센서입니다. 그는 회전하는 탁상의 거울 경계 주위에 반대 방향으로 이동하는 두 개의 빔으로 빛을 나누었습니다. 그는 빛을 재결합했을 때, "프린지", 즉 두 빔의 빛파가 위상을 벗어 났음을 나타내는 간섭 및 밝은 밴드를 보았다. 스핀 방향으로 움직이는 빔은 상대방보다 약간 더 멀리 이동하여 위상 이동을 유발했습니다.
그 후 수십 년 동안 과학자들은 SAGNAC 효과를 발휘하여 회전을 추적하기 위해 노력했습니다. 이 원리는 1970 년대에 까다로운 기계 자이로를 대체하고 현재 내비게이션의 표준 인 레이저와 광섬유 자이로 스코프를 뒷받침합니다. 전투기 제트의 회전 및 다이빙과 같이 측정하는 회전은 빠르고 큽니다. 지구를위한 더 크고 민감한 링 레이저 (지구 자체를 제시하는 지구 자체)를 구축한다는 아이디어는 1990 년대까지 거의 완벽한 거울을 이용할 수있게되었습니다.
그러한 첫 번째 레이저 중 하나는 C-II, 1 미터 팔이있는 정사각형의 링 레이저, 1990 년대 중반 뉴질랜드에 지어졌으며 기온이 안정된 폐기 된 제 2 차 세계 대전 벙커에 수용되었습니다. SAGNAC는 외부 소스에서 실험에 빛을 비추는 반면, C-II의 고리 자체는 레이저 빔을 생성했으며, 그 캐비티는 네온 및 헬륨 가스의 레이싱 매체로 채워져 있습니다. 이전과 같이, 회전은 하나의 빛 경로를 연장 시켰지만, C-II에 대한 효과는 스트레치 스프링의 코일처럼 그 경로를 따라 공명하는 레이저의 파장을 스트레칭하는 것이었다. 반대 방향으로 흐르는 빔의 경우, 경로와 파장을 압박 하였다. 빔이 방해되면 약간의 충돌 파장은 피아노 튜너가 동시에 음표와 튜닝 포크를 치면서 제거하려고 시도하는 펄스 비트의 광학적 동등성을 유발했습니다. 이젤은“당신은 조정이 없기 때문에 비트를 가지고있다. 비트 주파수는 회전을 일으키는 직접적인 측정이며 C-II는 지구의 회전 속도를 백만에서 한 부분으로 측정 할 수있었습니다.
.C-II는 또한 뮌헨 기술 대학의 레이저 물리학자인 Ulrich Schreiber의 경력을 시작하여 디자인을 이끌었습니다. Schreiber는 나중에 뉴질랜드, 캘리포니아, 독일 및 이탈리아의 링 레이저에서 일했습니다. 이탈리아 피사 (Pisa)의 국립 핵 물리 연구소 (National Instit
유럽 연구위원회 (European Research Council)에서 자금을 수상한 Igel은 Schreiber에게 가장 큰 도전 인 Romy 설계를 제공했습니다. Romy는 12 미터 암으로 이전 링 레이저보다 더 민감하며, 지구의 스핀을 10 억마다 한 부분보다 잘 감지 할 수 있습니다. 그리고 하나의 정사각형 링 대신 4 개의 삼각형 링이 있습니다. 그 중 3 명은 회전을 어떤 방향 으로든 고정해야하며 네 번째는 중복성을 추가합니다. 건설은 2016 년 3 월에 시작되어 6 개월 후에 완료되었습니다.
지난 달 엔지니어들은 4 개의 고리 모두에서 동시에 첫 번째 조명을 달성했습니다. 이는 사면체의 형상이 모든 레이저를 제대로 공명 할 수있을 정도로 정확하다는 신호입니다. 이겔은“모든 것이 또는 아무것도 없다”고 말했다. "빨간 [레이저] 빛이 보일 때마다 사람들은 비명을 지르고 정말 흥분합니다." 팀은 이제 레이저를 방해하고 SAGNAC 효과를 측정하기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 다음 주 비엔나에서 열린 유럽 지구과학 연합 회의에서 첫 번째 원리 증명 측정을 제시하기를 희망합니다.
결국 로미 과학자들은 하루의 길이와 기둥의 위치의 변화를 모니터링 할 것입니다. 생각만큼 고정되어 있으며 매일 밀리 초와 센티미터별로 다양합니다. 태양과 달은 지구상의 잡아 당김, 대륙의 드리프트, 해류의 변화, 빙하 시대 빙하 이후의 빵가리의 반동은 모든 시프트 덩어리로 인해 지구의 관성의 순간을 바꾸고 스핀을 바꿉니다. 허리케인과 지진조차도 이런 식으로 작은 멍청이를 줄 수 있습니다.
지구의 작은 꼬임은 실질적인 결과를 초래합니다. 화성이든 지하 궤도에 관계없이 로켓을 정확하게 타겟팅하려면 고려해야합니다. 그리고 지구 표면과 관련된 정확한 위치가 지속적으로 수정되지 않으면 몇 주 안에 전 세계의 비즈니스와 소비자 인 GPS 위성의 데이터가 몇 주 안에 관련이있을 것입니다.
현재, 이러한 변수의 가장 좋은 측정은 매우 긴 바이즈 라인 간섭계 (VLBI)라는 시스템에서 나오는데,이 시스템은 지구를 가로 질러 간격을두기 위해 라디오 요리를 사용하여 퀘이사를 응시합니다. 널리 간격이있는 접시가 밝기의 변화를 기록 할 때 시계를함으로써 지구 학자는 지구의 스핀 속도와 축을 계산할 수 있습니다. 그러나이 시스템은 수십 명의 관측소가 귀중한 천문학 시간을 포기해야하며, 최고의 타이밍 비교를 위해 하드 드라이브를 원격 로케일에서 슈퍼 컴퓨터 센터로 하룻밤 동안 배송해야합니다. 관찰을 게시 된 측정으로 바꾸는 데 며칠이 걸릴 수 있습니다.
Romy는 VLBI의 정밀도를 일치시키고 속도로 실수하려고합니다. 이론적으로 Romy는 지구의 스핀 속도와 축을 지속적으로 모니터링하여 측정을 실시간으로 업데이트 할 수 있다고 호주 호바트에있는 태즈 매니아 대학교의 지구 피스트 인 루시아 플랑크 (Lucia Plank)는 VLBI 서비스를 제공하는 데 도움이된다고 말합니다. Plank는 "Romy의 장점은 즉각적인 결과가 있다는 것입니다."라고 Plank는 말합니다. 그러나 그녀는 VLBI 기술이 더 안정적이지만 곧 사라질 가능성이 없다고 덧붙였습니다.
.VLBI는 수십억 광년 떨어진 마커와 관련하여 지구의 회전을 측정하는 반면, Romy는 표면에서 바로 그것을 측정하고 차이가 말할 수 있습니다. 지구의 회전 대량의 대량 warps와 비틀기 근처의 시공간 근처의 프레임 쇠약 효과가 지구 근처에서 측정 된대로 회전 속도의 무한한 이동을 일으킬 수있는 아인슈타인의 프레임 쇠약 효과가 있기 때문입니다. 그것은 위성에 자이로 스코프를 넣고 프레임을 낳는 것을 측정 한 7 억 5 천만 달러의 NASA 임무 인 Gravity Probe B에 의해 유명하고 현명하게 수행 된 것과 동일한 테스트입니다. Belfi는 지상에서 다시하는 것이 가치가 있다고 말합니다. "물리학에서 이것은 사소한 결과가 아니다"라고 Romy가 할 수없는 경우 생강을 사용하고 싶어하는 Belfi는 말합니다.
.너무 새롭기 때문에 Romy는 실험적인 드리프트에 시달리고 있습니다. 구조는 여전히 Fürstenfeldbruck의 부드러운 퇴적물에 정착하고 있습니다. 온도 변화에 내성이있는 세라믹 스틸 튜브는 낮과 밤의 온도 스윙으로 구부러진 Zerodur (온도 변화에 내성이있는 세라믹)에 고정 된 다른 링 레이저와 달리. 또한 비가 지상을 포화시킨 후에도 이동하기 쉽습니다. Igel은 결국 Romy의 각 거울 뒤에 작은 모터를 넣어 실시간으로 링을 약간 조정함으로써 이러한 표류를 제거하려고합니다. 그러나 그는 빠르게 움직이는 "드리프트"유형의 "드리프트"를 받아들이고 싶어합니다. 지진 흔들림.
과거에는 지진 학자들이 번역 만 측정했습니다. 3 개의 추기경 축을 따라지면의 변위가있었습니다. 그러나 지진파는 또한 기울기 모션을 유발하여 위치를 바꾸지 않고 포인트를 회전시킵니다. 전통적인 지진계는 기울기 운동을 측정 할 수 없었지만 이론은 무시할 정도로 작다고 안심하게 제안했다. 지진의 유명한 규모 규모를 개발 한 지진 학자 인 Charles Richter는 1958 년에 "그러한 회전은 무시할 수 있습니다"
."그러나 그들은 거기에있다"고 Igel은 말한다. 실제로, 최근 몇 년 동안의 실험은 운동이 실제로 클 수 있다고 제안했습니다. 부드러운 토양은 번역 운동의 크기의 10% 이상으로 증폭시킬 수 있습니다. 캘리포니아 산타 크루즈 (Santa Cruz)에있는 미국 지질 조사의 지진 학자 인 존 에반스 (John Evans)는 엔지니어들은 번역 진탕을 위해서만 건물을 설계하고 있지만, 기울기도 고려해야한다고 말했다. "[흔들리는]가 실제로 건물에 들어가서 허용 가능한 한계 내에서 응답을하는 것이 무엇인지 아는 것이 가장 좋습니다."
.기울기의 측정은 또한 지구 과학에 대한 배당금을 지불 할 수 있습니다. 전통적인 지진계는 번역 운동으로 틸팅을 잘못 분류 할 수 있습니다. 특히 부드러운 진흙에 앉아있는 해양 바닥 센서의 경우 특히 문제가 발생한다고 Evans는 말합니다. 틸트를 직접 측정함으로써 연구자들은 그러한 "데이터 오염"을 제한 할 수 있습니다. 틸트 측정은 또한 화산 내부의 3D 모델을 연삭 할 수 있으며, 여기서 부종 마그마는 정상 회전보다 큰 트릿을 만듭니다. "이러한 기울기 모션을 고려하지 않으면 모델이 잘못 될 수 있습니다."
Romy는 지구 과학자 들이이 새로운 지진 학적 국경을 탐구하도록 도와야합니다. 팀이 첫 번째 삼각형 링을 켜 자마자 지난 10 월 이탈리아의 Norcia 지진 크기에서 회전을 감지했습니다.
.결국 과학자들은 소스에 더 가까워지기를 원할 것입니다. 파리의 내비게이션 센서 회사 인 IXBLUE의 지진 회전 센서 책임자 인 Frédéric Guattari는“Romy를 움직일 수 없습니다. "이제 휴대용 장치가 필요합니다." ixblue의 답변은 레이저가 아니라 5km 길이의 광섬유 루프에 의존하는 소형 센서입니다. 장치는 루프를 통해 반대 방향으로 광자를 보내고 방해를 방해하며 위상 교대를 추적하여 회전을 감지합니다. Guattari는 이미 Stromboli 화산과 Florence Cathedral에 프로토 타입을 배치했습니다.
각각 최대 50,000 유로의 센서는 전통적인 지진계보다 훨씬 비싸지 만 Guattari는 궁극적으로 지하 표면을 매핑하는 저렴한 방법을 제공 할 것이라고 말합니다. 일반적으로 지구 과학자는 어레이에 수십 또는 수백 개의 센서를 배치하여 지구상의 석유 및 가스 트랩을 검색합니다. 이 배열은 지진의 반향 (먼 지진 또는 근처에서 폭발 한 작은 폭발로 인해 발생한 지진파의 반향)을 듣습니다. 그러나 회전과 번역을 측정함으로써 지진 학자들은 지진파의 변위뿐만 아니라 지하 표면 구조의 강력한 프로브 인 속도를 얻을 수 있습니다. Igel은“이 시점 측정으로 더 많은 일을 할 수 있습니다.
IXBLUE의 기술은 석유 및 가스 산업이 더 적은 센서로 얻을 수 있습니다. 또한 하나의 센서조차 배포하는 것이 다른 행성의 임무와 마찬가지로 도전 할 때 상황에 유용 할 수 있습니다. 에반스는 기울어 진 센서가 번성 할 수 있다고 예측합니다. "나는 우리가 느린 입양을 보게 될 것이라고 생각한다"고 그는 말했다. "20 년 안에 그들은 표준이 될 수 있습니다."
그러나 Igel과 Schreiber는 그것이 확산되는 작은 튀김이 아니기를 희망합니다. 그들은 또한 Romy가 자손을 낳기를 원합니다. 전 세계에 여러 개의 큰 링 레이저가 흩어져 있으면 지구 측정을 조정하고 보정하고 점검하여 지구의 비틀기와 회전의 더 풍부하고 정확한 그림을 만들 수 있습니다. 판자는 VLBI에 충성하지만 독일의 위대한 반지가 혼자 통치하지 않을 것이라는 희망을 공유한다고 말했다. "궁극적 인 목표는 전 세계에 더 많은 것을 갖는 것입니다."
