Разное

Точность определения: Основы радиолокации — Точность радиолокационных измерений

alexxlab 27.12.2022 Нет комментариев

Содержание

Основы радиолокации — Точность радиолокационных измерений

Содержание раздела «Точность радиолокационных измерений»

  1. Точность определения дальности
    • Случайная ошибка измерения
    • Математические соотношения
    • Систематические ошибки измерения
  2. Точность измерения угловых координат
  3. Как выполняется измерение для оценки точности радиолокатора?
  4. Примеры
Точность радиолокационных измерений

Точность это степень соответствия между оцениваемыми или измеряемыми значениями параметров (координаты и/или скорость движения) лоцируемого объекта в определенный момент времени и их истинными значениями. В радиолокации точность измерения обычно представляется как статистическая мера систематической ошибки, которая характеризуется следующими свойствами:

  1. Предсказуемость: Точность позиционирования определяется при использовании географических или геодезических систем координат Земли.
  2. Повторяемость: Означает то, что результаты измерения одной и той же системой в сходных условиях, будут характеризоваться близкими значениями точности в пределах некоторого интервала времени.
  3. Относительность: Точность измерений относительно одной позиции может быть пересчитана для другой позиции (пренебрегая всевозможными ошибками).

Заявленное значение требуемой точности показывает, что определяемое системой измерения значение того или иного параметра может отклоняться от его истинного значения, и указывает интервал значений, в котором находится истинное значение с заданной вероятностью. Рекомендуемое значение вероятности 95%, что соответствует интервалу, равному удвоенному среднеквадратическому отклонению относительно среднего значения для нормального (Гауссового) распределения случайной величины. Предположение, что все известные поправки учтены, означает, что ошибки оценивания будут иметь средние значения (смещения), близкие к нулю.

Любое остаточное смещение должно быть небольшим по сравнению с заявленной точностью. Истинное значение — это значение, которое в рабочих условиях наилучшим образом характеризует измеряемую величину, наблюдаемую в пределах репрезентативного (достаточного) интервала времени, площади и / или объема с учетом расположения и влияющих факторов.

ошибка измерения

импульс+шум

порог

идеальный импульс

Рисунок 1. Искажение фронта импульса под воздействием шумов

ошибка измерения

импульс+шум

порог

идеальный импульс

Рисунок 1. Искажение фронта импульса под воздействием шумов

Точность определения дальности

Теоретическая максимально достижимая точность измерения дальности методом радиолокационной импульсной дальнометрии зависит от точности измерения времени запаздывания отраженного сигнала.

Случайные ошибки измерения

Случайные ошибки измерения в импульсных радиолокаторах возникают когда передний фронт отраженного сигнала искажается под воздействием шумов. На отраженный сигнал всегда накладываются шумы, в результате чего увеличивается амплитуда принятого сигнала. Это вызывает смещение переднего фронта импульса и, следовательно, является причиной ошибки измерения времени запаздывания отраженного сигнала.

На Рисунке 1 показано влияние шумов на обнаруживаемый передний фронт эхо-сигнала. Сплошной линией (фиолетовой) изображен идеальный трапецеидальный импульс с довольно крутыми фронтом и спадом. Этот импульс не может быть слишком близким к прямоугольному, поскольку это потребовало бы бесконечно широкой полосы частот. Время задержки импульса измеряется в момент времени, когда его амплитуда достигает порогового значения, обычно на уровне 0,707 от максимальной амплитуды. Однако на отраженный импульс накладывается шум (зеленая линия). Измеренным может быть только напряжение, являющееся суммой мгновенных значений амплитуды импульса и шума (желтая синяя пунктирная линия). Это напряжение достигнет порогового значения раньше, чем напряжение идеального (в отсутствии шумов) импульса.

Разница между ними — это случайная ошибка измерения времени задержки, вызванная влиянием шумов[1].

Если длительность импульса известна (что невозможно для первичного радиолокатора, а только для вторичного радиолокатора), то эта случайная ошибка может быть уменьшена математически путем одновременной оценки переднего фронта и спада (заднего фронта) импульса. В других случаях, какой-либо учет случайной ошибки не представляется возможным.

Математический контекст

Как следует из Рисунка 1, точность измерения дальности в основном зависит от уровня шума или, точнее, от соотношения между амплитудой импульса и уровнем шума. Количественно это соотношение описывается отношением «сигнал-шум». Уровень шума, в свою очередь, зависит от ширины полосы пропускания приемного тракта. Крутизна фронта и спада прошедшего тракт отраженного импульса также зависит от этой ширины. Для значений отношения «сигнал-шум», значительно больших единицы, между этими величинами существует следующее соотношение:[2]

где δR — ошибка измерения;
c0 — скорость света
B — ширина полосы пропускания;
SNR — отношение «сигнал-шум».

(1)

Однако ширина полосы пропускания является также существенным фактором, влияющим на разрешение радиолокатора по дальности Sr = c0 / 2B. Таким образом, максимально достижимая точность измерения дальности (характеризуемая ошибкой измерения дальности) может быть представлена как функция разрешения радиолокатора по дальности:

Отсюда следует, что максимально достижимая ошибка измерения дальности должна быть значительно лучше чем разрешающая способность по дальности.

Систематические ошибки измерения

Систематические ошибки измерения, в отличие от случайных ошибок, могут быть учтены или уменьшены, в случае, если удается определить причины их возникновения.

В импульсных радиолокаторах время задержки обычно измеряется между передним фронтом излучаемого импульса и передним фронтом отраженного от цели импульса. Точность измерения в таком случае будет зависеть от частоты следования тактовых (измерительных) импульсов, по количеству которых между заданными моментами времени измеряется длительность интервала.

Очевидно, что в промежутке между тактовыми импульсами измерение не может быть произведено, что приводит к возникновению систематической ошибки измерения дальности. На практике точность измерения дальности зависит от размера отдельной ячейки дальности, используемой при обработке сигнала. В соответствии с рекомендациями ИКАО[3] для радиолокаторов систему управления воздушным движением размер ячейки должен быть 1/128 морской мили, то есть около 14,5 м, что соответствует интервалу времени почти 10 нс.

В радиолокаторах непрерывного излучения измерение сдвига фазы принятого сигнала относительно текущей фазы передатчика может содержать (хотя и неоднозначную) информацию о дальности.

Точность измерения дальности в радиолокаторах непрерывного излучения с частотной модуляцией также определяется параметрами передатчика, особенно наклоном и линейностью закона изменения частоты.

Точность измерения углов

стандартные требования в
зависимости от дальности

точность измерения азимута:

методом скользящего окна

моноимпульсным методом

дальность от радара (в морских милях)

Рисунок 2: Зависимость точности измерения угловых координат от дальности
(Источник: Лаборатория Линкольна)

стандартные требования в
зависимости от дальности

точность измерения азимута:

методом скользящего окна

моноимпульсным методом

дальность от радара (в морских милях)

Рисунок 2: Зависимость точности измерения угловых координат от дальности
(Источник: Лаборатория Линкольна)

Точность измерения углов зависит как от внутренних методов обработки сигнала так и от внешних условий.

Аномальные условия распространения, которые часто возникают из-за изменений давления воздуха, влияют на измерение угла места и могут влиять на измерение горизонтального угла (азимута), вызывая возникновение случайной ошибки измерения. Однако более частые источники возникновения систематических ошибок определяются внутренними факторами.

Например, измерение угла методом скользящего окна является довольно неточным. На практике половина ширины диаграммы направленности антенны делится на число квантований, определяемое используемым методом (например, 8 или 16 периодов следования импульсов) и таким образом приводит к систематической ошибке порядка одного градуса. В корреляционных методах, где выполняется интерполяция промежуточных значений, достигается более высокая точность измерения. Наилучшая точность измерения угловых координат на данный момент достигается при использовании метода конического сканирования и при моноимпульсной пеленгации.

Как выполняются измерения для оценки точности радиолокатора?

Порядок проведения таких измерений определяется их целью, а именно: координаты, измеренные радиолокатором сравниваются с действительными координатами цели. Для радиолокаторов наблюдения за воздушным движением для этой цели выполняется испытательный полет (облет), например, компанией FCS Flight Calibration Services GmbH. На борту самолета Learjet 35 располагается регистратор, который записывает текущие координаты самолета, получаемые дифференциальной системой спутниковой навигации GPS с ошибками менее одного метра. В то же время траектория полета самолета регистрируется на радиолокаторе. Оба регистратора синхронизируются при помощи сигналов единого времени, получаемых ими от системы GPS, и результаты измерений сравниваются между собой.

При обработке результатов сравнения измеренных и действительных значений координат цели применяются методы математической статистики. Явные ошибочные измерения исключаются из анализа, поскольку необходимо определить систематическую составляющую ошибки измерения радиолокатора. Это не означает, однако, что требуется значительное количество зондирующих импульсов (возможно, для получения хорошего значения). В радиолокаторах, использующих моноимпульсный метод пеленгации значение ошибки измерения определяется для каждого импульса. Если используется метод скользящего окна, то соответствующее значение определяется для конкретного требуемого числа импульсов.

Для достижения хорошей точности измерения дальности требуется, чтобы зондирующие импульсы имели стабильный и крутой фронт. Такой фронт часто не наблюдается при использовании внутриимпульсной модуляции. Но тут необходимо учитывать, что измерение дальности выполняется после сжатия отраженного импульса. В этой точке, уже после сжатия, импульс вновь имеет крутой фронт.

Единственным условием проведения подобных измерений является отсутствие помех. Это означает, что эхо-сигнал не должен смешиваться с внешними помехами. Однако внутренние шумы всегда будут присутствовать в тракте прохождения отраженного сигнала. Поэтому результативные измерения возможны когда уровень отраженного от летательного аппарата сигнала будет существенно выше уровня шума. Наконец, калибровка полета должна выявлять возможные дополнительные систематические ошибки, а не случайные ошибки.

Примеры

В таблице 1 приведены характеристики точности для некоторых радиолокаторов.

Название радиолокатораОшибка измерения
углов		Ошибка измерения
дальности		Ошибка измерения
высоты
BOR–A 550< ±0.3°< 20 м 
LANZA< ±0.14°< 50 м340 м ≈ 1150 футов (на дальности 100 морских миль)
GM 400< ±0,3°< 50 м600 м ≈ 2000 футов (на дальности 100 морских миль)
RRP–117< ±0,18°< 463 м1000 м ≈ 3000 футов (на дальности 100 морских миль)
MSSR-2000< ±0. 049°< 44.4 м 
STAR-2000< ±0.16°< 60 м 
Variant< ±0.25°< 25 м 

Таблица 1. Примеры

Примітки

  1. Merrill I. Skolnik: ”Introduction to Radar Systems” McGraw-Hill Europe, 2001, ISBN 007-118189-x, S. 317, Topic 6.3 Theoretical Accuracy of Radar Measurements
  2. G. Richard Curry: ”Radar System Performance Modeling” 2005, ISBN 978-1-58053-816-9, S.168
  3. ICAO Annex 10 — Volume 4. Aeronautical Telecommunications — Surveillance and Collision Avoidance Systems, Topic 4.3.2.1.3 Range and Bearing Accuracy, (Bundesamt für Zivilluftfahrt, Schweiz)

ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ И МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧЕК ГРАНИЦ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ, ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧЕК КОНТУРА ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ ИЛИ ОБЪЕКТА НЕЗАВЕРШЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА ЗЕМЕЛЬНОМ УЧАСТКЕ ПРИ ИСПРАВЛЕНИИ ОРГАНОМ РЕГИСТРАЦИИ ПРАВ РЕЕСТРОВОЙ ОШИБКИ В ОПИСАНИИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ, МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ ИЛИ ОБЪЕКТА НЕЗАВЕРШЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА ЗЕМЕЛЬНОМ УЧАСТКЕ

Приложение

к Порядку изменения в Едином

государственном реестре недвижимости

сведений о местоположении границ

земельного участка при исправлении

реестровой ошибки, установленному

приказом Росреестра

от 1 июня 2021 г. N П/0241

Список изменяющих документов

(в ред. Приказа Росреестра от 29.10.2021 N П/0492)

1. Для определения координат характерных точек границ земельных участков, контуров зданий, сооружений или объектов незавершенного строительства на земельном участке (далее – характерные точки) при исправлении органом регистрации прав реестровой ошибки в описании местоположения границ земельных участков, местоположения здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке применяются требования к точности и методам определения координат, установленные в соответствии счастью 13 статьи 22, частью 13 статьи 24 Федерального закона от 13 июля 2015 г. N 218-ФЗ “О государственной регистрации недвижимости” <1> (далее – Федеральный закон), с учетом особенностей, установленных пунктами 2 и 3 настоящих Требований.

——————————–

<1> Собрание законодательства Российской Федерации, 2015, N 29, ст. 4344; 2016, N 27, ст. 4248.

2. Применение картометрического и (или) фотограмметрического методов определения координат характерных точек допускается при одновременном соблюдении следующих условий:

картографические материалы или материалы дистанционного зондирования Земли содержатся в государственных фондах пространственных данных или государственном фонде данных, полученных в результате проведения землеустройства;

указанные материалы позволяют определить значения координат характерных точек границ земельного участка, здания, сооружения, объекта незавершенного строительства в соответствии с требованиями к точности и методам определения координат, установленными в соответствии с частью 13 статьи 22, частью 13 статьи 24 Федерального закона или установленными в таблице;

указанные материалы позволяют достоверно определить местоположение на местности границ земельных участков (например, границы земельного участка закреплены объектом искусственного происхождения и такой объект местности отображен на используемых картографических материалах или материалах дистанционного зондирования Земли).

В случае если при определении координат характерных точек картометрическим и (или) фотограмметрическим методами невозможно обеспечить соблюдение указанных выше условий, применяются геодезический метод или метод спутниковых геодезических измерений (определений), в том числе в комплексе с картометрическим и (или) фотограмметрическим методами.

3. Величина фактической средней квадратической погрешности определения координат характерной точки (точность определения координат характерных точек) в случае применения картометрического или фотограмметрического метода определения координат не должна превышать значения средней квадратической погрешности определения координат характерных точек границ земельных участков из установленных в таблице.

В случае если при определении координат характерных точек для исправления реестровых ошибок за значение координат какой-либо точки принимается значение координат характерной точки, содержащееся в ЕГРН, метод определения координат и средняя квадратическая погрешность их определения принимаются и указываются в отчете о результатах определения координат характерных точек границ и площади земельных участков, контуров зданий, сооружений, объектов незавершенного строительства, границ муниципальных образований, населенных пунктов, территориальных зон, лесничеств согласно соответствующим сведениям ЕГРН.

Таблица

ЗНАЧЕНИЯ

средней квадратической погрешности определения координат

характерных точек границ земельных участков

Определение прецизионности и достоверности морфологических измерений с помощью сенсора Kinect™: сравнение со стандартной стереофотограмметрией

Сравнительное исследование

. 2014;57(4):622-31.

doi: 10.1080/00140139.2014.884246. Epub 2014 20 марта.

Б Боннешер 1 , Б. Янсен, П. Сальвиа, Х. Бузахуен, В. Шолуха, Дж. Корнелис, М. Руз, С. Ван Синт 9 января0003

Принадлежности

принадлежность

  • 1 Лаборатория анатомии, биомеханики и органогенеза (LABO), Свободный университет Брюсселя, Брюссель, Бельгия.
  • PMID: 24646374
  • DOI: 10.1080/00140139.2014.884246

Сравнительное исследование

B Bonnechère et al. Эргономика. 2014.

. 2014;57(4):622-31.

doi: 10.1080/00140139.2014.884246. Epub 2014 20 марта.

Авторы

Б Боннешер 1 , Б. Янсен, П. Сальвиа, Х. Бузахуен, В. Шолуха, Дж. Корнелис, М. Руз, С. Ван Синт 9 января0003

принадлежность

  • 1 Лаборатория анатомии, биомеханики и органогенеза (LABO), Свободный университет Брюсселя, Брюссель, Бельгия.
  • PMID: 24646374
  • DOI: 10.1080/00140139.2014.884246

Абстрактный

Недавнее появление сенсора Kinect™, недорогой системы безмаркерного захвата движения (MMC), может дать новое и интересное понимание эргономики (например, создание морфологической базы данных). Всесторонняя проверка этой системы все еще отсутствует. Цель исследования состояла в том, чтобы определить, можно ли использовать сенсор Kinect™ в качестве простого, дешевого и быстрого инструмента для оценки морфологии. В общей сложности 48 субъектов были проанализированы с использованием MMC. Результаты сравнивали с измерениями, полученными с помощью стереофотограмметрической системы высокого разрешения, системы на основе маркеров (MBS). Различий между ММС и МБС обнаружено не было; однако эти различия были систематически коррелированы и позволили получить уравнения регрессии для корректировки результатов MMC. После коррекции окончательные результаты согласовывались с данными МБС (р = 0,9).9). Результаты показывают, что измерения были воспроизводимыми и точными после применения уравнений регрессии. Таким образом, системы на основе датчиков Kinect™ кажутся подходящими для использования в качестве быстрых и надежных инструментов для оценки морфологии. Резюме для практикующего: сенсор Kinect™ в конечном итоге можно будет использовать для быстрой оценки морфологии в качестве сканера тела. В этой статье представлена ​​обширная проверка этого устройства для антропометрических измерений по сравнению с ручными измерениями и стереофотограмметрическими устройствами. Точность зависит от изучаемого сегмента, но воспроизводимость превосходна.

Ключевые слова: антропометрия; эргономика приборов; инструменты и методы эргономики; общая эргономика.

Похожие статьи

  • Определение повторяемости сенсора kinect.

    Боннешер Б., Шолуха В., Янсен Б., Омелина Л., Руз М., Ван Синт Ян С. Боннешер Б. и соавт. Телемед Дж. Э. Здоровье. 2014 май; 20(5):451-3. дои: 10.1089/tmj.2013.0247. Epub 2014 11 марта. Телемед Дж. Э. Здоровье. 2014. PMID: 24617290

  • Валидность и надежность Kinect в рамках мероприятий по функциональной оценке: сравнение со стандартной стереофотограмметрией.

    Боннешер Б., Янсен Б., Сальвия П., Бузауэн Х., Омелина Л., Моисеев Ф., Шолуха В., Корнелис Дж., Руз М., Ван Синт Ян С. Боннешер Б. и соавт. Осанка походки. 2014;39(1):593-8. doi: 10.1016/j.gaitpost.2013.09.018. Epub 2013 5 октября. Осанка походки. 2014. PMID: 24269523

  • Использование сенсора Kinect™ в методах наблюдения для оценки позы на работе.

    Диего-Мас Дж.А., Алкайде-Марзал Дж. Диего-Мас Дж.А. и соавт. Аппл Эргон. 2014 июль; 45 (4): 976-85. doi: 10.1016/j.apergo.2013.12.001. Epub 2013 23 декабря. Аппл Эргон. 2014. PMID: 24370268

  • Рентген стереофотограмметрический анализ.

    Селвик Г. Сельвик Г. Акта Радиол. 1990 март; 31(2):113-26. Акта Радиол. 1990. PMID: 2196921 Рассмотрение.

  • Анализ движений человека с помощью стереофотограмметрии. Часть 2: инструментальные ошибки.

    Кьяри Л., Делла Кроче У., Леардини А., Каппоццо А. Киари Л. и др. Осанка походки. 2005 Февраль;21(2):197-211. doi: 10.1016/j.gaitpost.2004.04.004. Осанка походки. 2005. PMID: 15639399 Рассмотрение.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

  • Метод автоматического распознавания стиля принятия решений с использованием технологии Kinect.

    Го И, Лю С, Ван С, Чжу Т, Чжан В. Гуо Ю и др. Фронт Псих. 2022 4 марта; 13:751914. дои: 10.3389/fpsyg.2022.751914. Электронная коллекция 2022. Фронт Псих. 2022. PMID: 35310212 Бесплатная статья ЧВК.

  • Совершенствование 3D-3D методов регистрации лиц: потенциальная роль трехмерных моделей в идентификации личности живущих.

    Джибелли Д., Паламенги А., Поппа П., Сфорца С., Каттанео С., Де Анджелис Д. Гибелли Д. и соавт. Международная юридическая медицина. 2021 ноябрь; 135(6):2501-2507. doi: 10.1007/s00414-021-02655-3. Epub 2021 9 июля. Международная юридическая медицина. 2021. PMID: 34241673 Бесплатная статья ЧВК.

  • Трехмерный анализ движений верхних конечностей во время реабилитационных упражнений с использованием сенсора Kinect TM : разработка, лабораторная проверка и клиническое применение.

    Боннешер Б., Шолуха В., Омелина Л., Ван Синт Ян С., Янсен Б. Боннешер Б. и соавт. Датчики (Базель). 2018 10 июля; 18 (7): 2216. дои: 10.3390/s18072216. Датчики (Базель). 2018. PMID: 29996533 Бесплатная статья ЧВК.

  • Оценка сенсора Kinect 3D для медицинской визуализации.

    Пёльманн С.Т., Харкнесс Э.Ф., Тейлор С.Дж., Эстли С.М. Пельманн С.Т. и др. J Med Biol Eng. 2016;36(6):857-870. doi: 10.1007/s40846-016-0184-2. Epub 2016 9 декабря. J Med Biol Eng. 2016. PMID: 28111534 Бесплатная статья ЧВК.

  • Изменение положения Kinect для повышения точности измерения угла сустава верхней конечности.

    Сео, Нью-Джерси, Фатхи М.Ф., Хур П., Кроше В. Сео, штат Нью-Джерси, и др. Дж. Хэнд Тер. 2016, октябрь-декабрь; 29(4):465-473. doi: 10.1016/j.jht.2016.06.010. Epub 2016 18 октября. Дж. Хэнд Тер. 2016. PMID: 27769844 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи “Цитируется по”

Типы публикаций

термины MeSH

Определение постоянной тонкой структуры с точностью до 81 части на триллион

  • Артикул
  • Опубликовано:
  • Лео Морель ORCID: orcid.org/0000-0002-1122-008X 1 ,
  • Жибин Яо 1 ,
  • Пьер Кладэ 1
0 &
    9 Гутифайелла-Кидейла …
      9 ORCID: orcid. org/0000-0002-8412-411X 1,2  

    Природа том 588 , страницы 61–65 (2020)Процитировать эту статью

    • 11 тыс. обращений

    • 162 Цитаты

    • 321 Альтметрический

    • Сведения о показателях

    Предметы

    • Волны материи и пучки частиц
    • Квантовая метрология

    Abstract

    Стандартная модель физики элементарных частиц чрезвычайно успешна, потому что она согласуется (почти) со всеми экспериментальными результатами. Однако она не может объяснить темную материю, темную энергию и дисбаланс между материей и антиматерией во Вселенной. Поскольку расхождения между предсказаниями стандартной модели и экспериментальными наблюдениями могут свидетельствовать о новой физике, точная оценка этих предсказаний требует очень точных значений фундаментальных физических констант. Среди них постоянная тонкой структуры α имеет особое значение, поскольку устанавливает силу электромагнитного взаимодействия между светом и заряженными элементарными частицами, такими как электрон и мюон. Здесь мы используем интерферометрию волн материи для измерения скорости отдачи атома рубидия, поглощающего фотон, и определяем постоянную тонкой структуры α −1  = 137,035999206(11) с относительной точностью 81 части на триллион. Точность одиннадцати цифр в α приводит к электрону g factor 1,2 — наиболее точное предсказание стандартной модели, имеющее значительно меньшую неопределенность. Наше значение постоянной тонкой структуры отличается более чем на 5 стандартных отклонений от наилучшего доступного результата измерения отдачи цезия 3 . Наш результат изменяет ограничения на возможные частицы-кандидаты темной материи, предложенные для объяснения аномальных распадов возбужденных состояний ядер 8 Be 4 , и прокладывает путь для проверки несоответствия, наблюдаемого в аномалии магнитного момента мюона 5 в электронном секторе 6 .

    Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

    Соответствующие статьи

    Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

    • Интерферометрия волн материи с усиленной запутанностью в резонаторе высокой точности

      • Грэм П. Грев
      • , Ченги Луо
      •  … Джеймс К. Томпсон

      Природа Открытый доступ 19 октября 2022 г.

    • Вкусовые зонды аксионоподобных частиц

      • Мартин Бауэр
      • , Матиас Нойберт
      •  … Андреа Тамм

      Журнал физики высоких энергий Открытый доступ 07 сентября 2022 г.

    • Нарушение лептонного аромата, лептон (g − 2)μ, e и ЭДМ электрона в модульной симметрии

      • Тацуо Кобаяши
      • , Хадзиме Оцука
      •  … Кей Ямамото

      Журнал физики высоких энергий Открытый доступ 01 августа 2022 г.

    Варианты доступа

    Подписаться на журнал

    Получить полный доступ к журналу на 1 год

    199,00 €

    всего 3,90 € за выпуск

    Подписаться

    Расчет налога будет завершен во время оформления заказа.

    Купить статью

    Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

    $32,00

    Купить

    Все цены указаны без учета стоимости.

    Рис. 1: Прецизионные измерения постоянной тонкой структуры. Рис. 2: Экспериментальная установка. Рис. 3: Анализ данных. Рис. 4: Влияние на проверку предсказания стандартной модели a e и ограничений на гипотетический бозон X .

    Доступность данных

    Наборы данных, созданные и/или проанализированные в ходе текущего исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

    Доступность кода

    Экспериментальные данные были проанализированы с использованием собственного скрипта анализа, который можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

    Ссылки

    1. “>

      Аояма Т., Хаякава М., Киношита Т. и Нио М. Вклад КЭД десятого порядка в электрон g  – 2 и улучшенное значение постоянной тонкой структуры. Физ. Преподобный Письмо . 109 , 111807 (2012).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    2. Аояма Т., Киношита Т. и Нио М. Теория аномального магнитного момента электрона. Атомы 7 , 28 (2019).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    3. Паркер, Р. Х., Ю, К., Чжун, В., Эсти, Б. и Мюллер, Х. Измерение постоянной тонкой структуры как проверка Стандартной модели. Наука 360 , 191–195 (2018).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ MathSciNet КАС пабмед МАТЕМАТИКА Google Scholar

    4. Krasznahorkay, A.J. et al. Наблюдение за аномальным образованием внутренней пары в 8 Be: возможное указание на легкий нейтральный бозон. Физ. Преподобный Письмо . 116 , 042501 (2016).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google Scholar

    5. Bennett, G.W. et al. Заключительный отчет об измерении аномального магнитного момента мюона E821 в BNL. Физ. Ред. D 73 , 072003 (2006).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    6. Терранова, Ф. и Тино, Г. М. Тестирование аномалии a μ в электронном секторе посредством точного измерения h / M . Физ. Ред. A 89 , 052118 (2014 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    7. Mohr, P.J., Newell, D.B. & Taylor, B.N. Рекомендуемые значения фундаментальных физических констант CODATA: 2014. Rev. Mod. Физ . 88 , 035009 (2016).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    8. “>

      Лапорта, С. Высокоточный расчет 4-петлевого вклада электрона g  − 2 в КЭД. Физ. лат. B 772 , 232–238 (2017).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    9. Ханнеке Д., Фогвелл С. и Габриэльс Г. Новое измерение магнитного момента электрона и постоянной тонкой структуры. Физ. Преподобный Письмо . 100 , 120801 (2008 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google Scholar

    10. Wicht, A., Hensley, J.M., Sarajlic, E. & Chu, S. Предварительное измерение постоянной тонкой структуры на основе атомной интерферометрии. Физ. Скр . Т102 , 82 (2002).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    11. Battesti, R. et al. Блоховские колебания ультрахолодных атомов: инструмент для метрологического определения ч / м руб . Физ. Преподобный Письмо . 92 , 253001 (2004 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    12. Mount, B.J., Redshaw, M. & Myers, E.G. Атомные массы 6 Li, 23 Na, 39,41 K, 85,87 103 10 90 90s 90 90, и Физ. Ред. A 82 , 042513 (2010 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    13. Huang, W. et al. Оценка атомной массы AME2016 (I). оценка входных данных; и процедуры регулировки. Подбородок. физ. C 41 , 030002 (2017).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    14. Штурм, С. и др. Высокоточное измерение атомной массы электрона. Природа 506 , 467–470 (2014).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    15. “>

      Кладе, П., Гуэллати-Хелифа, С., Нез, Ф. и Бирабен, Ф. Светоделитель с большим импульсом, использующий блоховские колебания. Физ. Преподобный Письмо . 102 , 240402 (2009 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    16. Мюллер, Х., Чиоу, С.-В., Лонг, К., Херрманн, С. и Чу, С. Атомная интерферометрия с 24-фотонными светоделителями с передачей импульса. Физ. Преподобный Письмо . 100 , 180405 (2008).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    17. Cadoret, M. et al. Комбинация блоховских осцилляций с интерферометром Рамсея-Борде: новое определение постоянной тонкой структуры. Физ. Преподобный Письмо . 101 , 230801 (2008 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    18. Бучендира Р., Кладе П., Гуэллати-Хелифа С. , Нез Ф. и Бирабен Ф. Новое определение постоянной тонкой структуры и проверка квантовой электродинамики. Физ. Преподобный Письмо . 106 , 080801 (2011).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    19. Лан, С.-Ю., Куан, П.-К., Эстей, Б., Хаслингер, П. и Мюллер, Х. Влияние силы Кориолиса в атомной интерферометрии. Физ. Преподобный Письмо . 108 , 0 (2012).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    20. Джаннин Р., Кладе П. и Гуэллати-Хелифа С. Фазовый сдвиг из-за межатомных взаимодействий в атомном интерферометре световых импульсов. Физ. Ред. A 92 , 013616 (2015 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    21. Баде С., Джадаоджи Л., Андиа М., Кладе П. и Гуэллати-Хелифа С. Наблюдение дополнительной отдачи фотонов в искаженном оптическом поле. Физ. Преподобный Письмо . 121 , 073603 (2018).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google Scholar

    22. Gillot, P., Cheng, B., Merlet, S. & Pereira Dos Santos, F. Пределы симметрии атомного интерферометра типа Маха-Цендера. Физ. Ред. A 93 , 013609 (2016 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    23. Морель, Л., Яо, З., Кладе, П. и Гуэллати-Хелифа, С. Фазовый сдвиг, зависящий от скорости, в атомном интерферометре световых импульсов. Препринт на https://arxiv.org/abs/2006.14354 (2020 г.).

    24. Ю, К. и др. Атомно-интерферометрическое измерение постоянной тонкой структуры. Энн. Физ . 531 , 1800346 (2019).

      Google Scholar

    25. Бродский С.Дж. и Дрелл С.Д. Аномальный магнитный момент и пределы фермионной субструктуры. Физ. Ред. D 22 , 2236–2243 (1980).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    26. Бурилков Д. Подсказка для аксиально-векторных контактных взаимодействий в данных по e + e − → e + e − ( γ ) при энергиях центра масс 192–208 ГэВ. Физ. Ред. D 64 , 071701 (2001).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    27. Аояма, Т., Киношита, Т. и Нио, М. Пересмотренное и улучшенное значение аномального магнитного момента электрона десятого порядка КЭД. Физ. Ред. D 97 , 036001 (2018).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    28. Давудиасль, Х., Ли, Х.-С. & Marciano, WJ Muon g −2, редкие распады каонов и нарушение четности от темных бозонов. Физ. Ред. D 89 , 095006 (2014).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    29. Габриэль Г., Файер С. Э., Майерс Т. Г. и Фан Х. На пути к улучшенному тесту наиболее точного прогноза стандартной модели. Атомы 7 , 45 (2019).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    30. Фэн, Дж. Л. и др. Протофобная интерпретация пятой силы наблюдаемой аномалии в ядерных переходах 8 Be. Физ. Преподобный Письмо . 117 , 071803 (2016).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    31. Риордан Э. М. и др. Поиск короткоживущих аксионов в эксперименте по сбросу электронного пучка. Физ. Откр. письмо . 59 , 755–758 (1987).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google Scholar

    32. “>

      NA64 Сотрудничество. Поиск гипотетического калибровочного бозона с энергией 16,7 МэВ и темных фотонов в эксперименте NA64 в ЦЕРНе. Физ. Преподобный Письмо . 120 , 231802 (2018).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    33. Banerjee, D. et al. Улучшены лимиты на гипотетическую X (16,7) бозон и темный фотон, распадающиеся на e + e − пар. Физ. Ред. D 101 , 071101 (2020 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    34. Ван Дайк, Р. С., Швинберг, П. и Демельт, Х. Новое высокоточное сравнение электронных и позитронных g факторов. Физ. Преподобный Письмо . 59 , 26–29 (1987).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google Scholar

    35. БАБАР Сотрудничество. Поиск темного фотона в столкновениях e + e − в BaBar. Физ. Преподобный Письмо . 113 , 201801 (2014).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    36. Андиа, М., Води, Э., Бирабен, Ф., Кладе, П. и Гуэллати-Хелифа, С. Блоховские колебания в оптической решетке, генерируемой лазерным источником на основе волоконного усилителя: эффекты декогеренции из-за к усиленному спонтанному излучению. J. Опт. соц. Являюсь. B 32 , 1038–1042 (2015).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    37. Вольф, П. и Турренк, П. Гравиметрия с использованием атомных интерферометров: некоторые систематические эффекты. Физ. лат. А 251 , 241–246 (1999).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    38. Стори, П. и Коэн-Таннуджи, К. Подход Фейнмана к интегралу по путям к атомной интерферометрии. Учебник. J. Phys. II Франция 4 , 1999–2027 (1994).

      КАС Google Scholar

    39. Вайс, Д. С., Янг, Б. К. и Чу, С. Прецизионное измерение ħ / m Cs на основе отдачи фотонов с использованием атомов, охлаждаемых лазером, и атомной интерферометрии. Заяв. физ. B 59 , 217–256 (1994).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    40. Глюк М., Коловский А. Р. и Корш Х. Дж. Резонансы Ваннье-Штарка в оптических и полупроводниковых сверхрешетках. Физ. Реп . 366 , 103–182 (2002).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

    41. Кладе, П., Андиа, М. и Гуэллати-Хелифа, С. Повышение эффективности блоховских колебаний в пределе сильной связи. Физ. Ред. A 95 , 063604 (2017).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    42. “>

      Туахри, Д. и др. Измерение частоты двухфотонного перехода в рубидии. Опц. Коммуна . 133 , 471–478 (1997).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google Scholar

    43. Луше-Шове, А. и др. Влияние поперечного движения внутри атомного гравиметра. Новый J.Phys . 13 , 065025 (2011).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

    44. Хоган Дж. М., Джонсон Д. М. С. и Касевич М. А. Атомная интерферометрия световых импульсов. В проц. Курс Энрико Ферми Международной школы физики CLXVIII по атомной оптике и космической физике (ред. Аримондо, Э. и др.) 411 (IOS Press, 2008).

    Загрузить ссылки

    Благодарности

    Эта работа была поддержана Программой грантов для прецизионных измерений Национального института стандартов и технологий США (NIST) под номером 60NANB16D271 и Кластером передового опыта LABEX FIRST-TF (ANR-10- LABX-48-01), в пределах Programme Investments d’avenir , осуществляемая Национальным исследовательским агентством Франции (ANR). Мы особенно благодарны R. Jannin и C. Courvoisier, которые активно участвовали в строительстве экспериментальной установки, которая первоначально финансировалась ANR, номер проекта INAQED ANR-12-JS04-0009.

    Информация об авторе

    Авторы и организации

    1. Laboratoire Kastler Brossel (LKB), Университет Сорбонны, CNRS, Университет ENS-PSL, Коллеж де Франс, Париж, Франция

      Léo Morel, Zhibin Yao, Pierre Cladé & Saïda Guellati-Khélifa

    2. Conservatoire National des Arts et Métiers, Paris, France

      Saïda Guellati-Khélifa

    Authors

    1. Léo Morel

      View author publications

      Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

    2. Жибин Яо

      Просмотр публикаций автора

      Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

    3. Pierre Cladé

      Посмотреть публикации автора

      Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

    4. Saïda Guellati-Khélifa

      Просмотр публикаций автора

      Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

    Вклады

    Эксперимент был проведен Л. М., Ю.З., П.К. и С.Г.-К. Данные были проанализированы L.M., P.C. и С.Г.-К. Основной текст написал С.Г.-К. и раздел «Методы» Л.М. и П.К. Все авторы обсудили и одобрили данные, а также рукопись.

    Автор, ответственный за переписку

    Переписка с Саида Гуэллати-Хелифа.

    Заявление об этике

    Конкурирующие интересы

    Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

    Дополнительная информация

    Информация о рецензировании Nature благодарит Gerald Gabrielse и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы. Доступны отчеты рецензентов.

    Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

    Рисунки и таблицы с расширенными данными

    Расширенные данные Рис. 1 Установка и обнаружение лазерного луча.

    a , Вакуумная ячейка и лазерные лучи, используемые для рамановского перехода и блоховских колебаний. b , Детекторная установка, состоящая из трех горизонтальных световых пластин с обратным отражением, через которые последовательно падают атомы. Толстая красная линия представляет зондирующие лучи круговой поляризации, резонансные с атомами в состоянии | Ф = 2⟩. Черная линия представляет луч, который перекачивает атомы из | F = 1⟩ до | Ж = 2⟩. c , Последовательность световых импульсов реализована для протокола измерения. Показаны временные переменные, используемые в методах.

    Дополнительные данные Рис. 2 Управление выравниванием лазерного луча и магнитным полем.

    a , Распределения вариаций процедуры автоюстировки зеркал M1 и M2 от кадра к кадру (см. рис. 1a с расширенными данными). b , Диаграмма рассеяния контраста относительно скорости развертки пьезоэлектрического преобразователя креплений зеркала (M2) для интерферометра длительностью 700 мс. c , Необработанные определения интегрированных h / m с компенсацией вращения Земли и без нее. Каждая точка соответствует 400 наборам из четырех спектров. Общее время допроса 60 часов. d , Синий: измеренное магнитное поле, полученное путем измерения резонанса магниточувствительного | F  = 1, м F = 1⟩ → | F  = 2, м F = −1⟩ переход. Оранжевый: интерполяция, используемая для моделирования систематического эффекта. e , отклонение Аллана измерения частоты.

    Расширенные данные Рис. 3 Регулировка частоты рамановских лазеров.

    a , Рамановская фазовая синхронизация. Вверху слева: лазерное устройство, используемое для извлечения ноты доли между двумя лазерами. Внизу слева: радиочастотная цепочка для фазовой синхронизации. Справа: установка для измерения фазы между двумя лазерами. NKT, волоконный лазер от NKT photonics; RIO, диодный лазер от RIO lasers; EDFA, волоконный усилитель, легированный эрбием; ШГ-ППЛН, генерация второй гармоники с использованием периодического кристалла; АОМ — акустооптический модулятор; ПИД, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. b , Частота радиочастотного генератора системы ФАПЧ для каждого направления комбинационного рассеяния (красная и синяя линии). ω C изменяется с направлением комбинационного рассеяния (справа) для получения симметричных наклонов. c , Средняя интерферометрическая фаза по отношению к средней поправке, полученной из фазы тактовой ноты.

    Расширенные данные Рис. 4 Анализ влияния локальных флуктуаций на интенсивность лазерного излучения.

    a , Типичный профиль интенсивности лазерного луча. b , Характеристика короткомасштабного шума по интенсивности луча. Интенсивность лазера, используемого для блоховских колебаний, снижается, что приводит к потерям атомов в эксперименте (внизу). Это оказывает систематическое влияние на измерение отдачи (вверху). Чтобы сопоставить экспериментальные данные с результатами моделирования Монте-Карло, мы добавили небольшой шум (2% в масштабе 50 мкм) к изображениям, записанным камерой. c , Коррекция профиля интенсивности, рассчитанная для каждой конфигурации. Отображаются только независимые неопределенности, полученные в результате моделирования методом Монте-Карло. d , Результаты моделирования методом Монте-Карло для оценки эффекта однофотонного сдвига света для различной начальной скорости и компенсации рамановской инверсии (оранжевые точки: идеальная компенсация; синие и зеленые точки: однофотонный сдвиг света равен 20 % больше для того или иного направления комбинационного рассеяния). Моделирование проводилось для всех конфигураций интерферометра (вверху: рамановская высокая мощность; внизу: рамановская малая мощность) и различных ( T R , N B , τ B ) значений (слева направо).

    Расширенные данные Таблица 1 Данные о последовательности временной последовательности

    Полный размер Таблица

    Расширенные данные Таблица 2 Сдвиг света

    Полный размер Таблица

    Дополнительная информация

    PEER File

    Rights and Permissions

    Reprint Об этой статье

    Эта статья цитируется

    • Интерферометрия волн материи с усиленной запутанностью в резонаторе высокой точности

      • Грэм П. Грев
      • Ченги Луо
      • Джеймс К. Томпсон

      Природа (2022)

    • Индивидуальная конструкция магнитного поля для интерферометра холодных атомов с магнитным экранированием

      • П. Дж. Хобсон
      • Дж. Воврош
      • М. Холынский

      Научные отчеты (2022)

    • Измерение разницы g-факторов связанных электронов в связанных ионах

      • Тим Сайлер
      • Винсент Дебьер
      • Свен Штурм

      Природа (2022)

    • (g − 2)e, μ и сильно взаимодействующая темная материя с последствиями коллайдера

      • Анирбан Бисвас
      • Шариф Хан

      Журнал физики высоких энергий (2022)

    • На (g − 2)µ из калиброванного U(1)X

      • Адмир Грельо
      • Петер Штангл
      • Юре Зупан

      Журнал физики высоких энергий (2022)

    Комментарии

    Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *