Rydberg-ontvangers kunnen dankzij extreem-gevoelige Rydberg-atomen zeer veel verschillende frequenties ontvangen. Bron: leger USA

Rydbergontvanger kan alle radiofrequenties ontvangen

Stel je voor, een radio waarmee je alle mogelijke radiogolven kan ontvangen, van extreem-lage frequentie, tot 20 gigahertz. Dat is nu mogelijk met de Rydbergontvanger.

Omdat het elektron nu bijna nul energie nodig heeft om te ontsnappen, is de Rydbergontvanger extreem gevoelig.
Rydberg-atomen. Door steeds meer energie toe te voegen, springt het buitenste elektron van een atoom naar een hogere baan. Er is steeds minder energie nodig om een baan hoger te springen, tot die energie bijna nul is. Dat is de Rydberg-toestand. Omdat het elektron nu bijna nul energie nodig heeft om te ontsnappen, is de Rydbergontvanger extreem gevoelig. Bron

Wat is een Rydbergontvanger?

De werking van een Rydbergontvanger berust op Rydbergatomen, in dit geval van het element rubidium. Rydbergatomen zijn atomen die veel groter zijn dan normale atomen, omdat het buitenste elektron heel veel extra energie bezit. Daarom bevindt dit elektron zich in een erg wijde baan om de atoomkern. Dat maakt Rydbergatomen erg labiel. Er is immers maar heel weinig energie nodig om het elektron te laten ontsnappen. En dus gevoelig. Zelfs het zwakste signaal is bij Rydbergatomen al voldoende om het elektron weg te laten springen, en dus een elektrisch stroompje te geven. Bijvoorbeeld, het zwakke signaal van een radiogolf.

Rydbergontvangers kunnen dankzij extreem-gevoelige Rydberg-atomen zeer veel verschillende frequenties ontvangen. Bron: leger USA
Rydbergontvangers kunnen dankzij extreem-gevoelige Rydberg-atomen zeer veel verschillende frequenties ontvangen. Bron: leger USA

In deze ontvanger worden de rubidium-atomen opgepompt met een laser tot Rydberg-atomen en bij een microgolfcircuit geplaatst. Dat microgolfcircuit versterkt de signalen die door de antenne worden ontvangen. Rydbergatomen zijn zo gevoelig dat ze op alle golflengtes reageren – van extreem lange golflengtes (denk aan tienduizenden kilometers of meer) tot centimetergolven.

Erg handig in het leger natuurlijk, als er weer eens ergens een olie- of grondstofrijk landje van een anti-westerse dictator, of democratisch gekozen president, bevrijd moet worden. Hun stoorzenders gaan ze dan niet meer baten, want de Rydbergontvanger kan elke frequentie ontvangen, ook de niet-gestoorde frequenties.

Verwacht voorlopig geen Rydberg-modem waarmee je online Space Invaders kan spelen terwijl je trein door een tunnel rijdt. Het Usaanse leger wil eerst hun nieuwe speeltje doorontwikkelen tot een volwassen communicator. We zullen hier nog van horen.

Bron:

  1. David H. Meyer et al, Waveguide-Coupled Rydberg Spectrum Analyzer from 0 to 20 GHz, Physical Review Applied (2021). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.15.014053
  2. David H Meyer et al, Assessment of Rydberg atoms for wideband electric field sensing, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics (2019). DOI: 10.1088/1361-6455/ab6051

Laat een reactie achter