Відкрито абсолютно новий спосіб вимірювання часу: що це означає

Звичайний хід часу вимірюється простим виміром кількості секунд між "тоді" та "зараз". Але на квантовому рівні електронів поняття "тоді" не завжди можна точно передбачити. Але навіть поняття "зараз" розчиняється в тумані невизначеності. І тут не підходить звичайний секундомір. Вчені з Уппсальського університету, Швеція, вважають, що вони знайшли розв'язання цієї проблеми і воно приховано в квантовому тумані. Шведські вчені провели експерименти з хвильовою природою стану Рідберга та відкрили новий спосіб вимірювання часу, який не вимагає точної відправної точки відліку.

Про це повідомляє сайт новин Луцька та Волині з посиланням ScienceAlert.

Атоми, лазер, повітряна куля

Атоми Рідберга є дуже надутими "повітряними кулями". Але їх надувають не повітрям, а лазерами. Усередині цих атомів знаходяться електрони у дуже високих енергетичних станах, і вони обертаються далеко від ядра атома.

Лазери зазвичай використовують для переведення електронів у вищі енергетичні стани для різних цілей. Іноді можна використовувати другий лазер для відстеження змін стану електрона, зокрема з часом. Такий метод "збільшення-дослідження" атомів можна використовувати для вимірювання швидкості деяких надшвидких електронних пристроїв.

Переведення атомів у стан Рідберга можуть використовувати вчені, коли йдеться про створення нових компонентів для квантових комп'ютерів. На сьогодні фізики вже добре знають, як рухаються електрони, коли їх переводять у стан Рідберга.

Азартна гра електронів

Але рухи електронів на квантовому рівні не схожі на переміщення коліс на крихітних рахунках, це більше схоже на рулетку в казино, де кожен кидок і стрибок кульки втиснуть в єдину азартну гру. Звід математичних правил, які стоять за цією грою, називається хвильовим пакетом Рідберга.

Так само як і звичайні хвилі на озері, коли їх дуже багато, наявність більш ніж одного хвильового пакета Рідберга, що коливається в просторі, створює інтерференцію, внаслідок чого утворюються унікальні візерунки з хвиль.

Якщо кинути досить хвильових пакетів Рідберга в одне й те саме атомне озеро, то кожен із цих унікальних візерунків буде певний час, який необхідний для еволюції хвильових пакетів і відповідності їх один одному.

Саме такі сигнатури часу вирішили перевірити шведські вчені, які в результаті експериментів з'ясували, що ці сигнатури є досить постійними, щоб бути формою квантової позначки часу.

Нові сигнатури часу

Вчені вивчили результат збудження атомів гелію лазером і зіставили їх з теоретичними пророкуваннями, щоб показати, як їх сигнатури можуть залишатися незмінними протягом певного періоду часу.

"Для звичайного вимірювання часу потрібна точка відліку, але в цьому випадку можна просто подивитися на інтерференційну структуру і зрозуміти, що пройшло, наприклад, 5 наносекунд", – говорить Марта Берхольц з Уппсальського університету.

За словами вчених, жодна з сигнатур не вимагає наявності понять "тоді" та "зараз", щоб бути відправною точкою для відліку часу або кінцевою точкою. Це може бути схоже на порівняння бігу невідомого спортсмена з кількома суперниками, які біжать із заданою швидкістю.

Вишукуючи сигнатури інтерферуючих станів Рідберга в атомах фізики, що спостерігаються, змогли спостерігати тимчасову мітку для подій таких же швидкоплинних, як всього 1,7 трильйонних часток секунди.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

• Яку користь приносять штучні супутники Землі
• До Землі наближаються понад 30 тисяч небезпечних астероїдів
• Вчені розповіли, як саме з'явився Місяць