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.

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.