Jitter en la temporización de fotones de conjuntos de retrorreflectores de cubo de esquina en la Luna; ¿Cada pulso registrado proviene de un solo cubo?
UH oh
Esta respuesta a ¿Qué es exactamente un "reflector lunar de próxima generación"? ¿Diferencia en diseño y rendimiento? cita Next Generation Lunar Retroreflectors Should Fly Soon (publicado en la revista Forbes) y otra sección de ese artículo dice:
Los retrorreflectores Apollo se componen de 100 o 300 retrorreflectores de cubo de esquina de vidrio (CCR) individuales unidos a un marco de metal, dice Currie. Pero este diseño de la era Apolo no encaja bien con la tecnología láser y de sincronización más precisa, térmicamente estable y de última generación, dice Currie, quien ayudó a diseñar los retrorreflectores Apolo.
Los láseres terrestres golpean solo uno de estos cubos de esquina de la era Apolo y es imposible saber cuál. Eso lleva a la incertidumbre sobre la ubicación exacta del cubo en la Luna. Por lo tanto, el tiempo de los 'retornos' del láser de la Luna a la Tierra utilizando los viejos retrorreflectores de Apolo está paralizado en su precisión.
Mi pregunta no es si es una buena idea aprender sobre física leyendo artículos en Forbes, se trata de la física detrás de los "láseres basados en la Tierra golpean solo uno de estos cubos de esquina de la era Apolo...".
La matriz de retrorreflectores es una gran cantidad de reflectores discretos, y aunque los astronautas se esforzaron por alinear la matriz normal a la dirección promedio hacia la Tierra, no es perfecta. La reflexión a través de un reflector puede ser bastante coherente, pero entre cada uno y los demás habrá retrasos de milímetros o incluso centímetros.
Mi problema está en entender qué sucede al contar y medir el tiempo de llegada de los fotones en este caso. Es un láser pulsado y la mayoría de los pulsos dan como resultado cero o un fotón registrado en un tubo fotomultiplicador.
¿Es realmente razonable pensar que el fotón se dispersó desde uno de los muchos cubos de las esquinas, o deberíamos pensar que el fotón que llega se reflejó desde la distancia promedio de todos los cubos, ya que la onda entrante ilumina todos los reflectores con la misma luz? ¿amplitud?
Desde https://space.stackexchange.com/q/14943/12102 (haga clic para ampliar)
Puede leer más sobre las matrices de retrorreflectores reales en la luna y las mediciones de rango de precisión en
Respuestas (1)
S. McGrew
Debido a que el tamaño de cada cubo es mucho más pequeño que el punto limitado por difracción de la combinación láser/telescopio y, de hecho, debido a que todo el conjunto es mucho más pequeño que el punto limitado por difracción, cada fotón de la fuente es una función de onda que es repartidos por toda la matriz y más allá. Eso significa que, mientras no haya nada que limite o mida desde qué cubo puede reflejarse un fotón, es cuánticamente imposible saber desde qué cubo se reflejó un fotón recibido en la Tierra. Eso a su vez significa que se reflejó en todos ellos.
La cantidad de fluctuación observada aquí es menor que la duración del pulso láser, por lo que puede atribuirse completamente a la incertidumbre sobre qué parte (temporal) del pulso contenía el fotón recibido.
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