Επιστήμονες ανακάλυψαν νέο τρόπο μέτρησης του χρόνου

Το δευτερόλεπτο χάνει το νόημά του

Το δευτερόλεπτο ίσως να είναι ένας πρακτικός τρόπος μέτρησης του χρόνου που περνάει μεταξύ του “πριν” και του “τώρα” για τον άνθρωπο, ωστόσο στην κβαντική κλίμακα των ηλεκτρονίων, το “πριν” δεν είναι σταθερό και το “τώρα” είναι μία αβεβαιότητα. Ερευνητές του Uppsala University της Σουηδίας λοιπόν, αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν λέιζερ και άτομα ηλίου για να δημιουργήσουν ένα χρονόμετρο απόλυτης ακριβείας, χωρίς να μετρούν δευτερόλεπτα.

Τα πειράματά τους στην κυματική κατάσταση Rydberg, αποκάλυψαν πως η μέτρηση του χρόνου δε χρειάζεται ένα ακριβές σημείο εκκίνησης. Τα άτομα Rydberg είναι σαν τα υπερφουσκωμένα μπαλόνια του βασιλείου των σωματιδίων. Φουσκωμένα με λέιζερ αντί για αέρα, αυτά τα άτομα περιέχουν ηλεκτρόνια σε υψηλή ενεργειακή κατάσταση, με τροχιές μακριά από τον πυρήνα. Ένα δεύτερο λέιζερ χρησιμοποιείται για να παρατηρήσει τις αλλαγές στη θέση των ηλεκτρονίων, συμπεριλαμβανομένου του περάσματος του χρόνου.

Η κίνηση των ηλεκτρονίων, αντί για μπίλιες σε έναν άβακα, μοιάζουν περισσότερο με μπίλιες σε ρουλέτα. Ο μαθηματικός κανόνας πίσω από αυτή τη ρουλέτα Rydberg ηλεκτρονίων αναφέρεται ως Rydberg wave packet. Όπως και τα κύματα σε μία λίμνη, ένα Rydberg wave packet που κινείται στο χώρο, δημιουργεί παρεμβολές, με αποτέλεσμα να έχουμε μοναδικά σχέδια κυμάτων. Με αρκετά Rydberg wave packets στην ίδια ατομική “λίμνη” και τα μοναδικά κύματά τους, έχουμε τον ξεχωριστό χρόνο που χρειάζεται κάθε πακέτο για να εξελιχθεί σε σχέση με ένα άλλο.

Αυτή η μοναδικότητα, έδειξε στους επιστήμονες πως αυτή η μέθοδος ήταν αρκετά αξιόπιστη και συνεχής για να χρησιμοποιηθεί ως μία μορφή μέτρησης του χρόνου σε κβαντικό επίπεδο. Τα πειράματα επιβεβαίωσαν τη θεωρία.

Αν χρησιμοποιείτε μία ζυγαριά, πρέπει να ορίσετε το μηδέν. Ξεκινάτε να μετράτε από ένα σημείο και έπειτα. Το πλεονέκτημα της μεθόδου μας είναι πως δε χρειάζεται να ξεκινήσετε το ρολόι – απλά κοιτάτε τις δομές παρεμβολών και λέτε, OK, πέρασαν 4 νανοδευτερόλεπτα.

Η ακρίβεια της μεθόδου μπορεί να φτάσει μάλιστα το 1.7 τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Μελλοντικά πειράματα κβαντικών ρολογιών θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τα άτομα ηλίου με άλλα άτομα ή να χρησιμοποιήσουν λέιζερ με διαφορετική ισχύ για να προσαρμοστούν στις συνθήκες των πειραμάτων.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Physical Review Research.

unboxholics.com