الجيروسكوب الكمي

الجيروسكوب الكمومي جهاز بالغ الحساسية لقياس الدوران الزاوي، ويعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم . وقد بنى أول جهاز من هذا النوع ريتشارد باكارد وزملاؤه في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي. وبفضل حساسيته الفائقة، يُمكن نظرياً لنسخة أكبر منه رصد تأثيرات مثل التغيرات الطفيفة في معدل دوران الأرض.

في عام ١٩٦٢، افترض برايان جوزيفسون، طالب الدكتوراه بجامعة كامبريدج، أن التيار الكهربائي يمكن أن ينتقل بين مادتين فائقتي التوصيل حتى لو كانتا مفصولتين بطبقة عازلة رقيقة. أصبح مصطلح "تأثير جوزيفسون" يُشير بشكل عام إلى السلوكيات المختلفة التي تحدث في أي نظامين كميين عيانيين متصلين اتصالاً ضعيفاً - وهما نظامان يتكونان من جزيئات تمتلك جميعها خصائص موجية متطابقة. من بين أمور أخرى، يعني تأثير جوزيفسون أنه عند توصيل سائلين فائقَي الميوعة (سوائل عديمة الاحتكاك) باستخدام وصلة ضعيفة، وتطبيق ضغط على السائل الفائق الميوعة من أحد جانبي الوصلة الضعيفة، فإن السائل سيتذبذب من جانب الوصلة الضعيفة إلى الجانب الآخر.

تحدث هذه الظاهرة، المعروفة باسم الصفير الكمومي، عند تطبيق ضغط لدفع سائل فائق الميوعة عبر ثقب صغير جدًا، كما يحدث عند نفخ الهواء في صفارة عادية . من حيث المبدأ، يمكن استخدام أنبوب حلقي الشكل مملوء بسائل فائق الميوعة، محجوب بحاجز يحتوي على ثقب صغير، للكشف عن فروق الضغط الناتجة عن تغيرات في الحركة الدورانية للحلقة، ما يجعله بمثابة جيروسكوب حساس . تم إثبات الصفير الكمومي لأول مرة باستخدام الهيليوم-3 ، الذي يعيبه ندرته وارتفاع تكلفته، بالإضافة إلى حاجته إلى درجات حرارة منخفضة للغاية (أجزاء من الألف من الكلفن). يُعد الهيليوم-4 الشائع ، الذي يبقى فائق الميوعة عند 2 كلفن، أكثر عملية، لكن صفيره الكمومي ضعيف جدًا بحيث لا يمكن سماعه بثقب واحد عملي الحجم. تم التغلب على هذه المشكلة باستخدام حواجز بها آلاف الثقوب، ما يُشكل في الواقع جوقة من الصفارات الكمومية التي تُنتج موجات صوتية تتعزز بعضها البعض بالتداخل البنّاء .

${\displaystyle I_{c}\propto \cos \pi {\frac {2\Omega \cdot A}{\kappa _{s}}}}$

أين$أوميغا$يمثل متجه الدوران، و A متجه المساحة، و${\displaystyle \kappa _{s}}$هي كمية دوران الهيليوم-3.

• سيموندز، آر دبليو؛ مارشينكوف، أ؛ هوسكينسون، إي؛ ديفيس، جيه سي؛ باكارد، آر إي (2001). "التداخل الكمي للهيليوم-3 فائق الميوعة". مجلة نيتشر . 412 (6842): 55-58 . رمز Bibcode : 2001Natur.412...55S . doi : 10.1038/35083518 . ISSN 0028-0836 . PMID 11452302. S2CID 4413976 .   
• باركر، ب.م.؛ أوكونيل، ر.ف. (1970). "اشتقاق معادلات حركة الجيروسكوب من نظرية الكم للجاذبية". مجلة Physical Review D. 2 ( 8): 1428-1435 . Bibcode : 1970PhRvD...2.1428B . doi : 10.1103/PhysRevD.2.1428 . ISSN 0556-2821 . 
• روبرت ساندرز (31 يناير 2005). "الهيليوم-4 فائق الميوعة يُصدر صوتاً مثالياً" . تقرير الابتكارات . تاريخ الاطلاع: 30 مارس 2019 .

• مقياس التداخل البولاريتوني
• جيروسكوب ليزري حلقي
• جيروسكوب
• جيروسكوب ذو بنية مهتزة
• وحدة قياس القصور الذاتي
• جيروسكوب رنان نصف كروي