Atomien kvanttivärähtelyt sisältävät tietyn joukon tietoa. Ja jos tiedemiehet voisivat tehdä tarkkoja mittauksia näistä värähtelyistä ja piirtää niiden muutokset ajan myötä, he voisivat parantaa atomikellon tarkkuutta vähintään 15-kertaisesti sekä parantaa niiden atomijärjestelmien kvanttianturien tarkkuutta, joiden värähtelyt voivat osoittaa pimeän aineen läsnäolo, gravitaatioaalto tai jopa uusia, odottamattomia ilmiöitä, joista emme vielä tiedä mitään.
Pääasiallinen tiedemiesten tiellä oleva este hienoimpien värähtelyjen mittauksessa on maailmamme "melu", joka tukkii nämä atomivärähtelyt. Ja niin Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat onnistuivat merkittävästi voimistaa kvanttimuutoksia atomivärähtelyissä lähettämällä hiukkasia kahden keskeisen prosessin kautta: kvanttikettuminen ja ajan käännös.
MIT:n fyysikot manipuloivat kvanttisekoittuneita atomeja siten, että hiukkaset käyttäytyivät ikään kuin ne liikkuisivat ajassa taaksepäin. Kun tutkijat kelasivat atomivärähtelynauhaa tehokkaasti uudelleen, kaikki näiden värähtelyjen muutokset vahvistuivat siten, että ne voitiin mitata helposti. Menetelmä sai nimen SATIN.
Uudessa tutkimuksessaan ryhmä tutki 400 ultrakylmää ytterbium-atomia, joka on yksi kahdesta nykyaikaisissa atomikelloissa käytetyistä atomeista. Ne jäähdyttivät atomit hieman yli absoluuttisen nollan, lämpötiloihin, joissa useimmat klassiset vaikutukset, kuten lämpö, katoavat ja atomien käyttäytyminen määräytyy yksinomaan kvanttivaikutusten perusteella.
Mielenkiintoista myös:
- Saab JAS 39 Gripen, lisävarusteena Ukrainan ilmavoimille: selvitetään millainen lentokone on kyseessä
- James Webbin avaruusteleskooppi: 10 tarkkailtavaa kohdetta
Ryhmä käytti laserjärjestelmää atomien vangitsemiseen ja lähetti sitten valoa sinisellä "kietoutumisella", joka sai atomit värähtelemään korrelaatiotilassa. He antoivat kietoutuneiden atomien kehittyä ajassa ja altistavat ne sitten pienelle magneettikentällä, joka teki pienen kvanttimuutoksen, mikä muutti hieman atomien kollektiivista värähtelyä.
Tällaista muutosta olisi mahdoton havaita olemassa olevilla mittausvälineillä. Sen sijaan ryhmä käytti ajan käänteistä vahvistaakseen tätä kvanttisignaalia. Tätä varten he käyttivät toista punasävyistä laseria, joka stimuloi atomien purkamista, ikään kuin ne kehittyisivät päinvastaiseen suuntaan ajassa. Sitten he mittasivat hiukkasten värähtelyjä, kun ne palasivat sotkeutuneeseen tilaan, ja havaitsivat, että niiden viimeinen vaihe oli selvästi erilainen kuin niiden alkuvaihe – selvä todiste siitä, että kvanttimuutos oli tapahtunut jossain heidän eteenpäin suuntautuvassa evoluutiossa.
Ryhmä toisti tämän kokeen tuhansia kertoja 50-400 atomin pilvillä, joka kerta tarkkaillen kvanttisignaalin odotettua vahvistusta. Se vahvisti ensimmäisten kokeiden tulokset. Tämä menetelmä tekisi atomikellosta niin tarkan, että se olisi universumin elinkaaren aikana alle 20 millisekuntia jäljessä nykyisestä universumin ajasta.
Voit auttaa Ukrainaa taistelemaan venäläisiä hyökkääjiä vastaan. Paras tapa tehdä tämä on lahjoittaa varoja Ukrainan asevoimille Pelasta elämä tai virallisen sivun kautta NBU.
Tilaa sivumme sisään Twitter että Facebook.
Lue myös: