Ученые нашли новый способ измерения времени

Определение течения времени в нашем мире тикающих часов и колеблющихся маятников — это простой случай подсчета секунд между “тогда” и “сейчас”, пишет Sciencealert.

Однако на квантовом уровне “тогда” не всегда можно предвидеть, “сейчас” часто также туманно. Секундомер просто не будет работать для некоторых сценариев.

Согласно исследованию 2022 года, проведенному учеными из Упсальского университета в Швеции, потенциальное решение может быть найдено в самой форме квантового тумана. Эксперименты над волнообразной природой явления, называемого состоянием Ридберга, открыли новый способ измерения времени, не требующий точной отправной точки.

Атомы Ридберга, надутые лазерами вместо воздуха,  содержат электроны в чрезвычайно высоких энергетических состояниях, вращающихся по орбитам далеко от ядра.

Книга математических правил, стоящая за этой дикой игрой в электронную рулетку Ридберга, называется волновым пакетом Ридберга.

Как и в случае с настоящими волнами, наличие более чем одного ридберговского волнового пакета, колеблющегося в пространстве, создает интерференцию, в результате чего образуются уникальные отпечатки. Бросьте достаточно ридберговских волновых пакетов в один и тот же атомный пруд, и каждый из этих уникальных паттернов будет представлять собой определенное время, необходимое для того, чтобы волновые пакеты эволюционировали в соответствии друг с другом.

Именно эти отпечатки времени решили проверить физики, стоящие за этой серией экспериментов, показав, что они достаточно постоянны и надежны, чтобы служить формой квантовой временной метки.

Исследования включали измерение результатов возбуждения атомов гелия лазером и сопоставление их результатов с теоретическими предсказаниями, чтобы показать, как их характерные результаты могут оставаться неизменными в течение определенного периода времени.

“Если вы используете счетчик, вы должны определить ноль. Вы начинаете считать в какой-то момент. Преимущество этого заключается в том, что вам не нужно запускать часы — вы просто смотрите на интерференционную структуру и говорите: “Хорошо, прошло 4 наносекунды “, — объяснила New Scientist в 2022 году физик Марта Берхольц из Упсальского университета в Швеции.

Важно отметить, что ни один из отпечатков пальцев не требует “тогда” и “сейчас”, чтобы служить отправной точкой и точкой остановки времени. 

Во время эксперимента ученые могли наблюдать временную метку для событий столь же мимолетных, как всего 1,7 триллионных доли секунды.