العلوم والتكنولوجيا

اكتشف العلماء للتو طريقة جديدة تمامًا لقياس الوقت: ScienceAlert

اكتشف العلماء للتو طريقة جديدة تمامًا لقياس الوقت: ScienceAlert

إن تحديد مرور الوقت في عالم من الساعات الموقوتة والبندولات المتأرجحة هو حالة بسيطة لحساب الثواني بين “آنذاك” و “الآن”.

ومع ذلك ، في النطاق الكمومي للإلكترونات الصاخبة ، لا يمكن دائمًا توقع كلمة “موافقة”. والأسوأ من ذلك ، أن كلمة “الآن” غالبًا ما تتحول إلى ضباب من عدم اليقين. لا تعمل ساعة الإيقاف في بعض السيناريوهات.

يمكن إيجاد حل محتمل في شكل الضباب الكمي نفسه ، كما يقول باحثون في جامعة أوبسالا في السويد.

كشفت تجاربهم مع الطبيعة الموجية لما يسمى بحالة Rydberg عن طريقة جديدة لقياس الوقت لا تتطلب نقطة انطلاق دقيقة.

ذرات ريدبيرج هي بالونات منتفخة من عالم الجسيمات. تحتوي هذه الذرات ، التي يتم تشعيعها بالليزر بدلاً من الهواء ، على إلكترونات في حالات طاقة عالية للغاية ، وتدور بعيدًا عن النواة.

بالطبع ، لا تحتاج كل مضخات الليزر إلى ضخ ذرة بنسب كارتونية. في الواقع ، غالبًا ما يتم استخدام الليزر لدغدغة الإلكترونات في حالات طاقة أعلى لأغراض مختلفة.

في بعض التطبيقات ، يمكن استخدام ليزر ثانٍ لتتبع التغيرات في موضع الإلكترون ، بما في ذلك مرور الوقت. يمكن استخدام “مسبار المضخة” ، على سبيل المثال ، لقياس سرعة بعض الأجهزة الإلكترونية عالية السرعة.

يعد تحريض الذرات في حالات Rydberg نصيحة مفيدة للمهندسين ، خاصة عندما يتعلق الأمر بتصميم مكونات جديدة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. لا داعي للقول ، لقد جمع الفيزيائيون الكثير من المعلومات حول كيفية تحرك الإلكترونات عند دفعها إلى حالة ريدبيرج.

نظرًا لكونها حيوانات كمومية ، فإن حركاتها لا تبدو مثل اللآلئ التي تنزلق عبر المنضدة الصغيرة ، ولكنها تشبه إلى حد كبير أمسية على طاولة الروليت ، حيث يتم ضغط كل رمية وقفزة للكرة في لعبة حظ واحدة.

يُطلق على كتاب القواعد الرياضية وراء هذه اللعبة البرية للروليت الإلكترونية من Rydberg اسم Rydberg Wave Pack.

مثل الموجات الحقيقية في البركة ، فإن وجود أكثر من تموجات حزم موجات Rydberg عبر الفضاء يتسبب في حدوث تداخل ، مما يؤدي إلى أنماط تموج فريدة. أطلق ما يكفي من حزم موجات Rydberg في نفس الحوض الذري ، وتمثل هذه الأنماط الفريدة كل منها الوقت المحدد الذي يستغرقه تطور حزم الموجة بالنسبة إلى بعضها البعض.

إنه نفس الوقت الذي أراد فيه الفيزيائيون الذين يقفون وراء هذه المجموعة الأخيرة من التجارب اختبار “بصمات الأصابع” ، مما يدل على أنها متسقة وموثوقة بما يكفي لتكون بمثابة شكل من أشكال الطابع الزمني الكمي.

تضمن بحثهم قياس نتائج ذرات الهليوم المُثارة بالليزر ومقارنة نتائجهم بالتنبؤات النظرية لإظهار كيف يمكن أن تستمر نتائجهم الرائعة لفترة من الوقت.

أوضحت عالمة الفيزياء مارتا بيرهولتز من جامعة أوبسالا في السويد ، والتي قادت الفريق: “إذا كنت تستخدم عدادًا ، فعليك ضبطه على الصفر. في مرحلة ما تبدأ العد “. عالم جديد.

“ميزة هذا هو أنك لست مضطرًا لبدء الساعة – عليك فقط إلقاء نظرة على بنية التداخل والقول” حسنًا ، هذه 4 نانوثانية. “

يمكن استخدام حزمة موجات Rydberg المتقدمة جنبًا إلى جنب مع أشكال أخرى من التحليل الطيفي للمضخة والمسبار الذي يقيس الأحداث على نطاق صغير ، عندما يكون القياس في بعض الأحيان أقل سهولة أو غير عملي للغاية.

الأهم من ذلك ، لا يحتاج أي من بصمات الأصابع إلى ماضٍ أو حاضر ليكون بمثابة نقطة بداية ونهاية في الوقت المناسب. سيكون الأمر أشبه بمقارنة سباق عداء مجهول مع بعض المنافسين الذين يجرون بسرعات ثابتة.

من خلال البحث عن توقيع حالات Rydberg المتداخلة في وسط عينة من ذرات مسبار المضخة ، تمكن المهندسون من ملاحظة طابع زمني لأحداث يصل حجمها إلى 1.7 تريليون ثانية.

يمكن لتجارب الساعة الكمومية المستقبلية أن تحل محل الهيليوم مع ذرات أخرى ، أو حتى استخدام نبضات ليزر من طاقات مختلفة ، لتوسيع دليل الطوابع الزمنية للتعامل مع نطاق أوسع من الظروف.

تم نشر هذا البحث في اطلب الفحص البدني.

السابق
أول صورة واضحة لزوجة رأفت الهجان الألمانية.. كانت ملكة جمال!
التالي
لن تصدق من هو جد ياسمين صبري.. فنان شهير وأحد عمالقة جيله والصدمة في درجة الشبه بينهما!