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:

    Голографические хранилища данных от Microsoft Research могут стать будущим облачных технологий
    Ни для кого не является секретом, что все, связанное с информацией в наш цифровой век, начинает плавно смещаться в сторону так называемых облачных технологий. ...
    Результаты рейтинга TOP500 — на полях сражений между самыми мощными суперкомпьютерами наблюдается временное затишье
    Буквально на днях, в ноябре этого года был опубликован очередной 58-й выпуск рейтинга TOP500, за места в котором соперничают самые мощные из современных суперкомпьютеров. ...
    Компания Rigetti объявила о создании квантового процессора с 80 кубитами и экспериментах с кутритами
    Буквально на днях представители компании Rigetti, поле деятельности которой лежит в области квантовых вычислений, объявили о разработке новых и всеьма интересных аппаратных средств. Отметим, ...
    Созданы специальные совместимые с микроэлектроникой бактерии, способные стать элементами биологических микропроцессоров
    Группе ученых, в которую входили представители из научных учреждений самых различных стран и направлений, удалось вырастить специальный вид бактерий и соединить этих бактерий с ...
    Microsoft VALL-E — новая ИИ-модель, способная адаптироваться к голосу по образцу, длительностью в 3 секунды
    Исследователи компании Microsoft представили одну из своих последних разработок, модель искусственного интеллекта (ИИ) под названием VALL-E, которая предназначена для преобразования текста в живую речь. ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика