لأول مرة.. قياس سرعة دوران الأرض حول محورها باستخدام الفوتونات المتشابكة

في إنجاز علمي كبير، نجح فيزيائيون نمساويون في قياس سرعة دوران الأرض بدقة عالية باستخدام نسخة كمومية من مقياس تداخل سانياك، وهو جهاز يستخدم تقليديًا لقياس سرعات الدوران. تمثل هذه التجربة التاريخية، التي أجراها باحثون في جامعة فيينا، لحظة محورية في دراسة حركة الأرض وتطبيق فيزياء الكم على تقنيات القياس الكلاسيكية.

وسلط يو هاوتسون، الباحث البارز في الفريق، الضوء على هذا الإنجاز قائلا: "كانت تجاربنا خطوة كبيرة إلى الأمام في قياس سرعة دوران الأرض حول محورها". لا يوضح هذا العمل الرائد إمكانيات ميكانيكا الكم في تعزيز دقة القياس فحسب، بل يفتح أيضًا أبوابًا جديدة لمراقبة الظواهر الكمومية في سياق دوران الأرض.

تم إعادة تصميم مقياس تداخل سانياك، الذي تم استخدامه منذ ما يقرب من قرن من الزمان لدراسة دوران الأرض باستخدام الضوء العادي، من قبل يو هوتسون وزملاؤه من خلال عدسة فيزياء الكم. تستخدم نسختهم الفوتونات المتشابكة بدلاً من الليزر التقليدي، وهي خطوة تعزز بشكل كبير الحساسية ودقة القياس.

الفوتونات المتشابكة عبارة عن أزواج من جسيمات الضوء المترابطة خصائصها، مما يعني أن حالة إحداها (بغض النظر عن مدى تباعدها) تؤثر بشكل مباشر على حالة الزوج. استفاد الباحثون من هذا التشابك الكمي، وقاموا بتجميع نموذج أولي لمقياس تداخل سانياك الكمي. يتضمن هذا الإعداد المتقدم خيوطًا من الألياف الضوئية بطول كيلومترين ملفوفة على إطار من الألومنيوم ومتصلة عبر مفتاح خاص. يسمح هذا التكوين لجزيئات الضوء بالسفر في نفس الاتجاه أو في اتجاهين متعاكسين، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحييد تأثيرات دوران الأرض على القياسات.

التداعيات والآفاق المستقبلية

وقد أثمرت جهود الفريق، حيث مكنتهم من قياس سرعة دوران الأرض حول محورها بمعدل ٤٥٢ مترًا في الثانية، مع هامش خطأ منخفض بشكل ملحوظ يبلغ حوالي ٣٠ مترًا في الثانية. تم تحقيق هذه الدقة من خلال الاستفادة من الخصائص الكمومية للفوتونات، وهي تقنية تَعِد بتحسين دقة هذه القياسات بشكل كبير في المستقبل.

لا يعد هذا الإنجاز مجرد علامة فارقة في فيزياء الكم والجيوفيزياء؛ كما أنه يمهد الطريق لاستخدام مقاييس التداخل الكمومية لمراقبة الأجسام الكمومية في الزمكان المنحني. يمكن لمثل هذه التطورات أن تؤثر بشكل كبير على المجالات العلمية المختلفة، مما يوفر منهجيات جديدة لدراسة الكون والقوانين الأساسية التي تحكمه.

مع تقدم الأبحاث، يظل فريق جامعة فيينا متفائلًا بشأن إمكانات مقاييس التداخل الكمومية. ويتوقعون أن التطورات الإضافية يمكن أن تزيد بشكل كبير من دقة القياس، مما يعزز فهمنا للنسيج الكمي للكون وربما يؤدي إلى اكتشافات جديدة في الفيزياء وخارجها.