Открыт совершенно новый способ измерения времени: что это значит

Обычный ход времени измеряется простым измерением количества секунд между "тогда" и "сейчас". Но на квантовом уровне электронов понятие "тогда" не всегда можно точно предвидеть. Но даже понятие "сейчас" растворяется в тумане неопределенности. И здесь не подходит обычный секундомер. Ученые из Университета Упсалы, Швеция, считают, что они нашли решение данной проблемы и оно скрыто в самом квантовом тумане. Шведские ученые провели эксперименты с волновой природой состояния Ридберга и открыли новый способ измерения времени, который не требует точной отправной точки отсчета, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Атомы, лазер, воздушный шар

Атомы Ридберга являют собой очень сильно надутые "воздушные шары". Но их надувают не воздухом, а лазерами. Внутри этих атомом находятся электроны в очень высоких энергетических состояниях, и они вращаются далеко от ядра атома.

Лазеры обычно используют для перевода электронов в более высокие энергетические состояния для различных целей. Иногда можно использовать второй лазер для отслеживания изменений положения электрона, в том числе с течением времени. Такой метод "увеличение-исследование" атомов можно использовать для измерения скорости некоторых сверхбыстрых электронных устройств.

Перевод атомов в состояние Ридберга могут использовать ученые, когда речь идет о создании новых компонентов для квантовых компьютеров. На сегодня физики уже хорошо знают, как двигаются электроны, когда их переводят в состояние Ридберга.

Азартная игра электронов

Но движения электронов на квантовом уровне не похожи на перемещение колесиков на крошечных счетах, это больше похоже на рулетку в казино, где каждый бросок и прыжок шарика втиснут в единую азартную игру. Свод математических правил, которые стоят за этой игрой называется волновым пакетом Ридберга.

Также как и обычные волны на озере, когда их очень много, наличие более чем одного волнового пакета Ридберга, который колеблется в пространстве, создает интерференцию, в результате чего образуются уникальные узоры из волн.

Если бросить достаточно волновых пакетов Ридберга в одно и то же атомное озеро, то каждый из этих уникальных узоров будет представлять собой определенное время, которое необходимо для эволюции волновых пакетов и соответствия их друг другу.

Именно такие сигнатуры времени решили проверить шведские ученые, которые в результате экспериментов выяснили, что эти сигнатуры достаточно постоянны, чтобы быть формой квантовой отметки времени.

Новые сигнатуры времени

Ученые изучили результат возбуждения атомов гелия лазером и сопоставили их с теоретическими предсказаниями, чтобы показать, как их сигнатуры могут оставаться неизменными в течение определенного периода времени.

"Для обычного измерения времени нужна точка отсчета, но в этом случае можно просто посмотреть на интерференционную структуру и понять, что прошло например 5 наносекунд", — говорит Марта Берхольц из Университета Упсалы.

По словам ученых, ни одна из сигнатур не требует наличие понятий "тогда" и "сейчас", чтобы быть отправной точкой для отсчета времени или конечной точкой. Это может быть похоже на сравнение бега неизвестного спортсмена с несколькими соперниками, которые бегут с заданной скоростью.

Выискивая сигнатуры интерферирующих состояний Ридберга в наблюдаемых атомах физики смогли наблюдать временную метку для событий таких же мимолетных, как всего 1,7 триллионных доли секунды.

Как уже писал Фокус, ученые обнаружили в космосе явление, которое противоречит законам физики. В частности, это касается скорости света.

Также Фокус писал о том, что любое квантовое взаимодействие потенциально может создать параллельную Вселенную, как считают ученые.

Конечно же стоит вспомнить лауреатов Нобелевской премии по физике этого года, которые, как уже писал Фокус, провели эксперименты в области квантовой механики и доказали, что Эйнштейн ошибался.