Квантовите трептения на атомите съдържат определен набор от информация. И ако учените могат да направят точни измервания на тези колебания и да начертаят промените им във времето, тогава те биха могли да подобрят точността на атомния часовник поне 15 пъти, както и да подобрят точността на квантовите сензори на системи от атоми, чиито колебания могат да показват наличието на тъмна материя, гравитационна вълна или дори нови, неочаквани явления, за които все още не знаем нищо.
Основната пречка при измерването на най-фините вибрации, която стои на пътя на учените, е "шумът" на нашия свят, който задръства тези атомни вибрации. И така учени от Масачузетския технологичен институт успяха значително да увеличат квантовите промени в атомните вибрации, като изпратиха частици през два ключови процеса: квантово заплитане и обръщане на времето.
Физиците от Масачузетския технологичен институт са манипулирали квантово заплетени атоми по такъв начин, че частиците да се държат така, сякаш се движат назад във времето. Тъй като изследователите ефективно пренавиха лентата на атомните вибрации, всички промени в тези вибрации бяха усилени по такъв начин, че да могат лесно да бъдат измерени. Методът е наречен SATIN.
За новото си изследване екипът изследва 400 ултрастудени атома на итербий, един от двата вида атоми, използвани в съвременните атомни часовници. Те охладиха атомите до малко над абсолютната нула, температури, при които повечето класически ефекти като топлината изчезват и поведението на атомите се определя единствено от квантовите ефекти.
Също интересно:
- Saab JAS 39 Gripen, като опция за ВВС на Украйна: разбираме какъв е самолетът
- Космически телескоп Джеймс Уеб: 10 цели за наблюдение
Екипът използва система от лазери, за да улови атомите, след което изпрати светлина със синьо оцветено „заплитане“, което накара атомите да осцилират в корелирано състояние. Те позволиха на заплетените атоми да се развият във времето и след това ги изложиха на малко магнитно поле, което направи малка квантова промяна, леко измествайки колективните вибрации на атомите.
Такова изместване би било невъзможно да се открие със съществуващите инструменти за измерване. Вместо това екипът приложи обръщане на времето, за да усили този квантов сигнал. За да направят това, те използвали друг лазер с червен нюанс, който стимулирал разплитането на атомите, сякаш те се развиват в обратна посока във времето. След това те измерват трептенията на частиците, докато се връщат в тяхното заплетено състояние, и откриват, че крайната им фаза е значително различна от първоначалната им фаза - ясно доказателство, че квантова промяна е настъпила някъде в тяхната напреднала еволюция.
Екипът повтори този експеримент хиляди пъти с облаци от 50 до 400 атома, като всеки път наблюдаваше очакваното усилване на квантовия сигнал. Това потвърди резултатите от първите експерименти. Този метод ще направи атомния часовник толкова точен, че през целия живот на Вселената той ще бъде с по-малко от 20 милисекунди зад сегашното време на Вселената.
Можете да помогнете на Украйна да се бори срещу руските нашественици. Най-добрият начин да направите това е да дарите средства на въоръжените сили на Украйна чрез Savelife или през официалната страница НБУ.
Абонирайте се за нашите страници в Twitter че Facebook.
Прочетете също: