Oamenii de știință propun o modalitate complet nouă de a măsura timpul

Estimated read time 6 min read

Determinarea trecerii timpului în lumea noastră a ceasurilor care ticăie și pendulelor balansate este un caz simplu de numărare a secundelor dintre „atunci” și „acum”.


Cu toate acestea, la nivelul cuantic al electronilor care bâzâie, „mai târziu” nu este întotdeauna previzibil. Mai rău, „acum” este adesea încețoșat într-o ceață de obscuritate. Cronometrul pur și simplu nu va funcționa pentru unele scenarii. O soluție potențială ar putea fi găsită sub formă de ceață cuantică în sine, potrivit unui studiu din 2022 al oamenilor de știință de la Universitatea Uppsala din Suedia.


Experimentele lor cu natura ondulatorie a ceea ce se numește starea Rydberg au dezvăluit un nou mod de măsurare a timpului care nu necesită un punct de referință precis.


Atomii Rydberg sunt baloane extrem de umflate în domeniul particulelor. Umflați de lasere în loc de aer, acești atomi conțin electroni în stări de energie extrem de ridicată, care orbitează departe de nucleu.
Desigur, nu orice pompare a unui laser ar trebui să umfle un atom la dimensiuni de caricatură. De fapt, laserele sunt utilizate în mod regulat pentru a aduce electronii în stări de energie superioară pentru o varietate de scopuri.


În unele cazuri, un al doilea laser poate fi utilizat pentru a monitoriza schimbările în poziția electronului, inclusiv în timp. Astfel de metode de „sondă cu pompă” pot fi utilizate, de exemplu, pentru a măsura viteza unor dispozitive electronice ultra-rapide.


Aducerea atomilor în starea Rydberg este o tehnică la îndemână pentru ingineri, nu în ultimul rând atunci când proiectează noi componente pentru calculatoarele cuantice. Inutil să spun că fizicienii au acumulat o cantitate semnificativă de informații despre cum se mișcă electronii atunci când intră în starea Rydberg.
Cu toate acestea, fiind „unde” cuantice, mișcările lor sunt ca mărgele glisante pe o masa de ruletă, unde fiecare rostogolire și săritură a mingii este strânsă în cadrul unui joc de noroc.


Setul matematic de reguli pentru acest joc sălbatic de ruletă cu electroni Rydberg se numește pachetul de unde Rydberg.


La fel ca undele reale, având mai mult de un pachet de unde Rydberg care oscilează în spațiu creează interferențe, rezultând modele unice unice. Aruncați suficiente pachete de unde Rydberg în același iaz atomic și fiecare dintre aceste modele unice va reprezenta timpul specific necesar pentru ca pachetele de undă să evolueze unele cu altele.


Aceste „amprente” ale timpului sunt pe care fizicienii din spatele acestei serii de experimente și-au propus să le testeze, arătând că sunt suficient de constante și de fiabile pentru a servi ca o formă de marcaj temporal cuantic.


Studiul a implicat măsurarea rezultatelor excitației cu laser a atomilor de heliu și compararea rezultatelor cu previziunile teoretice pentru a arăta cum rezultatele semnăturii lor ar putea indica durata de timp.
„Dacă utilizați un contor, trebuie să definiți zero. Începi să numeri la un moment dat”, a explicat fizicianul Marta Berholts de la Universitatea Uppsala din Suedia, care a condus echipa. „Avantajul acestei metode este că nu trebuie să sufocați ceasul – vă uitați doar la modelul de interferență și spuneți: „Bine, au trecut 4 nanosecunde”.


Evolving Rydberg Wavepacket Guide poate fi utilizat împreună cu alte forme de spectroscopie cu sondă cu pompă care măsoară evenimentele la o scară mică atunci când din anumite motive nu sunt clare sau pur și simplu prea incomod de măsurat.


Este important de reținut că niciuna dintre imprimări nu necesită conceptul de „atunci” și „acum” ca puncte de început și de sfârșit ale timpului. Este ca și cum ai compara cursa unui sprinter necunoscut cu mai mulți concurenți care rulează la o anumită viteză.


Căutând semnătura stărilor Rydberg care interferează într-un eșantion de atomi cu o sondă de pompă, tehnicienii ar putea observa marcajul de timp pentru evenimentele care au loc în doar 1,7 trilioane de secunde.


Viitoarele experimente cu ceasul cuantic ar putea înlocui heliul cu alți atomi sau chiar ar putea folosi impulsuri laser de energii diferite pentru a extinde ghidul de marcare a timpului pentru o gamă mai largă de condiții.

SURSA

În lipsa unui acord scris, puteți prelua maxim 500 de caractere din acest articol dacă precizați sursa și dacă inserați vizibil linkul articolului.

Pentru mai multe articole interesante rămâi cu noi pe WorldNews24.net / Telegram / Google News

Citește și....

De același autor