Das Experiment
Es folgen einige Informationen über das Experiment
Der Grundgedanke unseres Experiments ist, daß man die quantisierte
Wirbelbildung in supraflüssigem Helium als Grundlage für einen
Rotationssensor benützen kann.
Ein Torus, der eine
Mikroöffnung
(eine Bohrung von weniger als 100 nm im Durchmesser) enthält,
ist mit Supraflüssigkeit gefüllt.
Eine Membran wird kapazitiv zu Schwingungen angeregt und regt ihrerseits die
Supraflüssigkeit zu mechanischen Schwingungen an.
Die Schwingungsamplitude der Membran wird durch einen hochempfindlichen
DC-SQUID-Sensor beobachtet.
Nehmen wir an, die ganze Anordnung rotiere zunächst nicht.
Die Flußgeschwindigkeit der Supraflüssigkeit in dem engen
Querschnitt der `Mikroöffnung' ist im Verhältnis des Querschnitts
des Torus
zu der der `Mikroöffnung' größer, es wirkt sozusagen als
Geschwindigkeitsverstärker.
Ab einer bestimmten Schwingungsamplitude der Membran wird im `weak-link' die
kritische Geschwindigkeit überschritten.
Die jetzt einsetzende, mit quantisierter Energiedissipation verbundene
Wirbelbildung äußert sich in einer Druckänderung
(Änderung des chemischen Potentials der Flüssigkeit)
und damit in einer Änderung der Membranauslenkung, die mit einem SQUID
detektiert werden kann.
Man beobachtet Einbrüche der Membranamplitude.
Das meßtechnische Problem besteht in der möglichst genauen
Festlegung der Amplitude, bei der diese Einbrüche erfolgen.
Wird nun der periodischen Bewegung eine Rotation des ganzen Systems
überlagert, so bewirkt die Rotationsbewegung ebenfalls eine
Erhöhung resp. Erniedrigung der Flußgeschwindigkeit im `weak-link'
und damit eine Änderung des SQUID-Signals.
Der durch die Rotation verursachte Unterschied in der Anregungsamplitude des
Einsetzens der Wirbelbildung ist die Meßgröße in unserem
Experiment.
Das nachfolgende Bild zeigt eine Skizze dieses Rotationssensors.
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You wont believe, but theres more than physics
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