بیگ بنگ: محققان دانشگاه تکنولوژی وین، دانشگاه اینسبروک و آکادمی علوم اتریش برای نخستین‌بار اثر موجی را کشف کرده‌اند که می تواند به خطاهای اندازه‌گیری در تخمین موقعیت اپتیک اشیا منجر شود. این تحقیق که در عرصۀ میکروسکوپ و نجوم نوری تاثیر بسزایی خواهد داشت، می تواند در اندازه‌گیری موقعیت با استفاده از صدا، رادار، و یا امواج گرانشی نقش فوق‌العاده‌ای داشته باشد.

به گزارش بیگ بنگ، در واقع با تکنیک‌های نوری تصویربرداری مدرن، موقعیت اشیا را می توان با دقت اندازه‌گیری کرد و میزان ِ خطا را به چند نانومتر کاهش داد. برای مثال، این روش‌ها به منظور تعیین موقعیت اتم‌ها در آزمایش‌های کوانتومی مورد استفاده قرار می گیرند. “گابریل آروندا” از دانشگاه اینسبروک در این خصوص گفت:« ما در نظر داریم تا موقعیت ِ دقیق بیت‌های کوانتومی را بدانیم تا بتوانیم آنها را با پرتوهای لیزر، دستکاری و یا براورد نماییم.»

هم اکنون کار مشترک بین فیزیکدانان دانشگاه تکنولوژی وین، به سرپرستی پروفسور آرنو روشن بوتل، و محققان دانشگاه اینسبروک و موسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی به سرپرستی راینر بلات، نشان می دهد که خطای سیستمیک می تواند در هنگام تعیین موقعیت ذراتی که نور پلاریزه را به صورت بیضوی منتشر می کنند، رخ دهد. پلاریزاسیون بیضوی باعث می شود “موج” شکل ِ مارپیچی بگیرد و به لنزهای تجسمی در زاویه کوچکی برخورد کند. این امر سبب می شود که منبع نور تا حدودی از موقعیت واقعی آن دورتر به نظر آید.

این امر می تواند در تحقیقات زیست پزشکی به کار گرفته شود، چرا که در این تحقیقات پروتئین‌های درخشان یا نانوذرات بعنوان نشانگر برای تعیین ساختارهای بیولوژیک مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع این اثر احتمالا منجر به یک تصویر تحریف شده از ساختار واقعی می گردد. بیش از 80 سال پیش، فیزیکدان چارلز جی داروین، نوه دانشمند معروف چارلز داروین، این اثر را پیش‌بینی کرده بود. از آن زمان تا کنون مطالعات نظری نتوانستند به درستی نظریه او را تایید کنند. در حال حاضر برای اولین‌بار تاثیر این موج در آزمایشات به طور واضح اثبات شده و برای دومین‌بار، در دانشگاه اینسبروک، فیزیکدانان، از طریق انتشار تک فوتون‌ها، موقعیت یک اتم باریم که در یک تلۀ یونی گرفتار شده بود را پیش‌بینی نمودند.

فیزیکدانان دانشگاه تکنولوژی وین نیز با تحلیل نور ِ منتشر شده از یک گوی طلایی کوچک حدودا 100 نانومتری، موقعیت آن را تعیین کردند. در هر دو مورد، بین مشاهدات و موقعیت واقعی ِ ذره، تفاوت‌هایی وجود داشت. “استیفن والرس”، یکی از محققان این تیم گفت: «انحراف در جهت طول موج نور است و می تواند به یک خطای قابل اندازه‌گیری تبدیل شود. بعنوان مثال، میکروسکوپ نوری با وضوح فوق‌العادۀ خود، توانسته در محدوده نانومتر نفوذ کند، در حالی که این اثر می تواند به اشتباهات چندین نانومتری منجر شود.»

دانشمندان معتقدند این احتمال وجود دارد که این خطای سیستماتیک اساسی نیز در این برنامه‌ها نقش داشته باشد، اما هنوز این امر به طور دقیق اثبات نشده است. علاوه بر این محققان معتقدند که این اثر نه تنها در منابع نور قابل مشاهده است، بلکه می تواند اندازه‌گیری‌های رادار یا سونار را نیز تحت تاثیر قرار دهد. حتی می تواند در برنامه‌های آینده نیز بر تعیین موقعیت اجرام نجومی با استفاده از انتشار امواج گرانشی تاثیر بگذارد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Physics منتشر شده است.

ترجمه: سهیلا دوست پژوه/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org