Kvanteoscillationer af atomer indeholder et bestemt sæt information. Og hvis videnskabsmænd kunne foretage nøjagtige målinger af disse svingninger og plotte deres ændringer over tid, så kunne de forbedre nøjagtigheden af atomuret med mindst 15 gange, samt forbedre nøjagtigheden af kvantesensorer af atomsystemer, hvis svingninger kan indikere tilstedeværelsen af mørkt stof, gravitationsbølger eller endda nye, uventede fænomener, som vi stadig intet ved om.
Den største hindring i måling af de fineste vibrationer, som står i vejen for videnskabsmænd, er vores verdens "støj", som tilstopper disse atomare vibrationer. Og så formåede forskere fra Massachusetts Institute of Technology at forstærke kvanteændringer i atomare vibrationer betydeligt ved at sende partikler gennem to nøgleprocesser: kvantesammenfiltring og tidsvending.
MIT-fysikere manipulerede kvantesammenfiltrede atomer på en sådan måde, at partiklerne opførte sig, som om de bevægede sig baglæns i tiden. Da forskerne effektivt spolede båndet af atomare vibrationer tilbage, blev eventuelle ændringer i disse vibrationer forstærket på en sådan måde, at de let kunne måles. Metoden fik navnet SATIN.
Til deres nye undersøgelse studerede holdet 400 ultrakolde atomer af ytterbium, en af de to typer atomer, der bruges i moderne atomure. De afkølede atomerne til lige over det absolutte nulpunkt, temperaturer, hvor de fleste klassiske effekter såsom varme forsvinder, og atomernes adfærd udelukkende bestemmes af kvanteeffekter.
Også interessant:
- Saab JAS 39 Gripen, som en mulighed for Ukraines luftvåben: vi finder ud af, hvilken slags fly det er
- James Webb Space Telescope: 10 mål at observere
Holdet brugte et system af lasere til at fange atomerne og sendte derefter lys med en blåfarvet "sammenfiltring", der fik atomerne til at oscillere i en korreleret tilstand. De tillod de sammenfiltrede atomer at udvikle sig med tiden og udsatte dem derefter for et lille magnetfelt, som lavede en lille kvanteændring, og ændrede lidt på atomernes kollektive vibrationer.
Et sådant skift ville være umuligt at opdage med eksisterende måleværktøjer. I stedet anvendte holdet tidsvending for at forstærke dette kvantesignal. For at gøre dette brugte de en anden laser med en rød farvetone, som stimulerede optrævlingen af atomer, som om de udviklede sig i den modsatte retning over tid. De målte derefter partiklernes svingninger, da de vendte tilbage til deres sammenfiltrede tilstand, og fandt ud af, at deres sidste fase var markant forskellig fra deres indledende fase - et klart bevis på, at der var sket en kvanteændring et sted i deres fremadrettede udvikling.
Holdet gentog dette eksperiment tusindvis af gange med skyer på 50 til 400 atomer, hver gang de observerede den forventede forstærkning af kvantesignalet. Det bekræftede resultaterne af de første forsøg. Denne metode ville gøre atomuret så nøjagtigt, at det i løbet af universets levetid ville være mindre end 20 millisekunder efter den aktuelle universtid.
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Abonner på vores sider i Twitter og Facebook.
Læs også: