وجد العلماء طريقة جديدة تمامًا لقياس الوقت: Sciencealert

ومع ذلك ، في النطاق الكمي للإلكترونات الصاخبة ، لا يمكن دائمًا توقع “. والأسوأ من ذلك ، أن “الآن” غالباً ما يمسح في ضباب من الغموض. ساعة توقيت ببساطة لن تعمل في بعض السيناريوهات.

يمكن العثور على حل محتمل في شكل الضباب الكمومي نفسه ، وفقًا لدراسة أجريت عام 2022 أجراها باحثون من جامعة أوبسالا في السويد.

شاهد الفيديو أدناه للحصول على ملخص لنتائجهم ؛

كشفت تجاربهم على الطبيعة التي تشبه الموجة لشيء يسمى ولاية ريدبرج عن طريقة جديدة لقياس الوقت الذي لا يتطلب نقطة انطلاق دقيقة.

متعلق ب: تقول دراسة جديدة غريبة: إن الوقت ثلاثي الأبعاد يمكن أن يحل أكبر مشكلة في الفيزياء

ذرات ريدبرج هي البالونات المفرطة في مملكة الجسيمات. تنفخ هذه الذرات مع الليزر بدلاً من الهواء ، تحتوي على إلكترونات في حالات عالية الطاقة للغاية ، تدور حول النواة.

بالطبع ، لا تحتاج كل مضخة للليزر إلى نفخ ذرة حتى أبعاد كاريكاتورية. في الواقع ، تُستخدم الليزر بشكل روتيني لتدغضنة الإلكترونات في حالات طاقة أعلى لمجموعة متنوعة من الاستخدامات.

في بعض التطبيقات ، يمكن استخدام الليزر الثاني لمراقبة التغييرات في موضع الإلكترون ، بما في ذلك مرور الوقت. هؤلاء ‘المضخةيمكن استخدام التقنيات لقياس سرعة بعض الإلكترونيات الفائقة السرعة ، على سبيل المثال.

إن تحفيز الذرات في حالات Rydberg هو خدعة مفيدة للمهندسين، ليس أقلها عندما يتعلق الأمر بالتصميم مكونات جديدة ل أجهزة الكمبيوتر الكم. وغني عن القول أن الفيزيائيين جمعوا كمية كبيرة من المعلومات حول الطريقة التي تتحرك بها الإلكترونات عند الدفاع إلى ولاية ريدبرج.

كونها حيوانات الكم ، على الرغم من ذلك ، فإن حركاتها أقل شبهاً بالخرز المنزلق على عابير صغير ، وأشبه بأمسية على طاولة الروليت ، حيث يتم الضغط على كل لفة وقفزة من الكرة في لعبة واحدة من الصدفة.

يشار إلى كتاب القواعد الرياضية وراء هذه اللعبة البرية في Rydberg Electron Roulette باسم حزمة Rydberg Wave.

تمامًا مثل الأمواج الفعلية ، فإن وجود أكثر من حزمة موجة Rydberg التي تموج حولها في الفضاء يخلق تداخلًا ، مما يؤدي إلى أنماط فريدة من التموجات.

قم برمي ما يكفي من حزم Rydberg Wave في نفس البركة الذرية ، وستمثل هذه الأنماط الفريدة كل من الوقت المتميز الذي يستغرقه حزم الموجة لتتطور وفقًا لبعضها البعض.

كانت هذه “بصمات الأصابع” من الوقت هي أن الفيزيائيين وراء هذه المجموعة من التجارب المنصوص عليها في الاختبار ، مما يدل على أنها كانت متسقة وموثوقة بدرجة كافية لتكون بمثابة شكل من أشكال الطابع الزمني الكمومي.

تضمنت أبحاثهم قياس نتائج ذرات الهيليوم التي تم تحريضها بالليزر ومطابقة النتائج التي توصلت إليها مع تنبؤات نظرية لإظهار كيف يمكن أن تكون نتائج توقيعها مدتها لمدة فترة زمنية.

“إذا كنت تستخدم عدادًا ، فيجب عليك تحديد الصفر. تبدأ في العد في مرحلة ما” ، أوضح عالم الفيزيائي مارتا بيرهولس من جامعة أوبسالا في السويد ، الذي قاد الفريق ، ل عالم جديد في عام 2022.

“إن الاستفادة من ذلك هو أنك لست مضطرًا لبدء الساعة – فأنت تنظر فقط إلى بنية التداخل وتقول” حسنًا ، لقد كانت 4 نانو ثانية. ”

يمكن استخدام كتاب إرشادي لحزم موجة Rydberg المتطورة مع أشكال أخرى من التحليل الطيفي المحرك للمضخة التي تقيس الأحداث على نطاق صغير ، عندما تكون الآن وبعد ذلك أقل وضوحًا ، أو ببساطة غير مريحة للغاية.

الأهم من ذلك ، أن أيا من بصمات الأصابع يتطلب آنذاك والآن لتكون بمثابة نقطة انطلاق وتوقف للوقت. سيكون مثل قياس سباق عداء غير معروف ضد عدد من المنافسين الذين يعملون بسرعات محددة.

من خلال البحث عن توقيع حالات Rydberg المتداخلة وسط عينة من ذرات محرك المضخة ، يمكن للفنيين مراقبة الطابع الزمني للأحداث التي تصل إلى 1.7 تريليون فقط من الثانية.

يمكن أن تحل تجارب الساعات الكمومية المستقبلية محل الهيليوم بذرات أخرى ، أو حتى تستخدم نبضات الليزر من طاقات مختلفة ، لتوسيع دليل الزمن الزمني لتناسب مجموعة واسعة من الظروف.

تم نشر هذا البحث في أبحاث المراجعة البدنية.

تم نشر نسخة سابقة من هذا المقال في أكتوبر 2022.