Ученые нашли совершенно новый способ измерения времени

Измерение времени

Использование секундомера, механического или электронного, имеющегося в каждом мобильном телефоне, является самым простым способом подсчета количества секунд между точками времени «до», «сейчас» и «после». Однако, в странном квантовом мире, подчиняющемся принципам неопределенности, точки «после» может не существовать, она просто размывается в «тумане вероятностей». И, естественно, никакой секундомер не может измерить такой неопределенный промежуток времени.

Однако, подходящее решение было найдено учеными из Уппсальского университета, Швеция. Они использовали волновую природу так называемого атома Ридберга в качестве измерителя промежутков времени, не требующего точной установки начальной точки отсчета.

Атомы Ридберга являются атомами обычных химических элементов, раздутыми до огромных размеров. Электроны этих атомов возбуждаются светом лазера до максимально возможного энергетического состояния и переходят на орбиту с максимальным диаметром. Процесс получения состояния Ридберга достаточно тонок, для этого подходит далеко не всякий лазер.

Энергия луча лазерного света должна увеличиваться ступенчато для обеспечения перехода электронов на следующий энергетический уровень. Если энергии света будет недостаточно, то электрон не перейдет на следующий уровень, а если ее будет слишком много, то электрон будет выбит из атома и станет свободным электроном, а атом превратится в ион.

Однако, атомы, помещенные в состояние Ридберга, демонстрируют ряд уникальных свойств, которые используют в своих целях разработчики квантовых систем и устройств, функционирующих на экзотических принципах. Математические правила, которым подчиняется поведение атомов Ридберга, имеют общее название — волновой пакет Ридберга.

Как и обычные волны в мире классической физики, волновые пакеты Ридберга представляют собой колебания, создающих уникальные интерференционные шаблоны. И если направить несколько волновых пакетов Ридберга в один «квантовый водоем», то шаблоны их колебаний сложатся, и созданную картину можно будет использовать для измерения сверхкоротких промежутков времени.

В данном случае ученые использовали атомы гелия, превращенные в атомы Ридберга, а интерференционная картина фиксировалась специальным спектрографом, и на ней фиксировались точки событий, между которыми проводилось измерение времени.

«При использовании обычного таймера нам требуется запустить его в момент начала отсчета и остановить его в конце» — пишут ученые, — «В нашем же случае достаточно только взглянуть на интерференционную структуру и сказать — хорошо, между этими двумя событиями прошли 4 наносекунды времени».

Используя такой нетрадиционный метод, шведские ученые смогли измерить промежутки времени между событиями, длительностью в 1.7 трилионных долей секунды. А в будущем ученые планируют попробовать заменить атомы гелия атомами других элементов, использовать лазерные импульсы различных энергий для того, чтобы увеличить разрешающую способность измерения времени и адаптировать данную технологию для работы в более широких диапазонах условий окружающей среды.

Ключевые слова:
Время, Событие, Измерение, Промежуток, Атом, Ридберга, Волновая, Функция, Интерференция

Первоисточник

Другие новости по теме:

  • «Подмена» электрона мюоном позволила ученым более точно измерить размер протона
  • Атомарное телевидение — передача и прием видеосигнала при помощи облака странных атомов
  • Антивещество весит больше вещества? Новый эксперимент даст ответ на этот вопрос.
  • Немецким ученым удалось измерить самый короткий существующий в природе временной интервал.
  • «Плавающие» атомы — новый метод измерения гравитации
  • Share Button

    Материалы по теме:

    На свете появилась первая функционирующая квантовая локальная сеть
    Группа исследователей из Национальной лаборатории Ок-Ридж, Стэнфордского университета и университета Пурду, разработала структуру и продемонстрировала функционирование новой полностью квантовой локальной сети (Quantum Local Area ...
    Fujifilm и IBM создали новую магнитную ленту, демонстрирующую рекордные показатели плотности записи и информационной емкости
    Ни для кого не является секретом, что все цифровые данные, которые за всю историю успело сгенерировать человечество, где-то сохранены и ждут момента, когда они ...
    Компании Google впервые удалось продемонстрировать реальное квантовое превосходство
    Не так давно на сайте НАСА была замечена статья, опубликованная исследователями компании Google. Несмотря на то, что она, эта статья, достаточно быстро была удалена, ...
    Ученые нашли способ «спасти» кота Шредингера
    Кот Шредингера - это парадокс, который давно используется в качестве демонстрации понятия квантовой суперпозиции, когда квантовый объект может находиться в двух кардинально противоположных состояниях ...
    «Серфинг» на звуковых волнах — новый метод управления квантовым состоянием единственных электронов
    Исследователи из Кембриджского университета разработали новую технологию, основанную на использовании высокочастотных звуковых волн, которая позволяет управлять квантовым состоянием единственного электрона. При этом точность контроля ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика