Fizikçiler Zamanı Ölçmenin Tamamen Yeni Bir Yolunu Buldular

Zamanın akışını, saatlerin tıkırtıları ve sarkaçların salınımlarıyla dolu dünyamızda belirlemek, ‘o zaman’ ile ‘şimdi’ arasındaki saniyeleri saymaktan ibarettir.

Ancak vızıldayan elektronların kuantum ölçeğinde, ‘o zaman’ her zaman öngörülemez. Daha da kötüsü, ‘şimdi’ çoğu zaman belirsizliğin pusuna dönüşür. Bir kronometre bazı senaryolar için işe yaramayacaktır.

İsveç’teki Uppsala Üniversitesi’ndeki araştırmacıların 2022 yılında yaptığı bir araştırmaya göre, olası bir çözüm kuantum sisinin kendisinde bulunabilir.

Rydberg hali adı verilen bir şeyin dalga benzeri doğası üzerine yaptıkları deneyler, kesin bir başlangıç ​​noktası gerektirmeyen, zamanı ölçmenin yeni bir yolunu ortaya çıkardı.

–Rydberg atomları parçacık krallığının aşırı şişirilmiş balonlarıdır. Hava yerine lazerlerle şişirilen bu atomlar, çekirdekten uzakta yörüngede dönen son derece yüksek enerji durumlarında elektronlar içerir.

Elbette, lazerin her pompasının bir atomu çizgi film boyutlarına kadar şişirmesi gerekmez. Aslında, lazerler rutin olarak çeşitli amaçlar için elektronları daha yüksek enerji durumlarına sokmak için kullanılır.

Bazı uygulamalarda, elektronun pozisyonundaki değişiklikleri, zamanın geçişi de dahil olmak üzere izlemek için ikinci bir lazer kullanılabilir. Bu ‘ pompa-sonda ‘ teknikleri, örneğin, belirli ultra hızlı elektroniklerin hızını ölçmek için kullanılabilir.

Atomları Rydberg durumlarına sokmak, mühendisler için kullanışlı bir numaradır , özellikle de kuantum bilgisayarları için yeni bileşenler tasarlarken . Söylemeye gerek yok, fizikçiler elektronların Rydberg durumuna itildiğinde nasıl hareket ettikleri hakkında önemli miktarda bilgi topladılar.

Ancak kuantum hayvanları oldukları için hareketleri, küçük bir abaküs üzerinde kayan boncuklara benzemiyor; daha çok, topun her yuvarlanışı ve zıplayışının tek bir şans oyununa sıkıştırıldığı rulet masasındaki bir akşama benziyor.

Rydberg elektron ruleti adlı bu çılgın oyunun ardındaki matematiksel kural kitabına Rydberg dalga paketi adı verilir.

Tıpkı gerçek dalgalarda olduğu gibi, bir alanda birden fazla Rydberg dalga paketinin dalgalanması, girişime neden olur ve benzersiz dalgalanma desenleri ortaya çıkar.

Aynı atom havuzuna yeterli sayıda Rydberg dalga paketi atıldığında, bu benzersiz desenlerin her biri, dalga paketlerinin birbirleriyle uyumlu şekilde evrimleşmesi için gereken farklı zamanı temsil edecektir.

Bu deneyler dizisinin arkasındaki fizikçilerin test etmeye çalıştığı zamanın bu ‘parmak izleri’, kuantum zaman damgası olarak hizmet edebilecek kadar tutarlı ve güvenilir olduklarını gösterdi.

Araştırmaları, lazerle uyarılan helyum atomlarının sonuçlarını ölçmeyi ve bulgularını teorik tahminlerle eşleştirerek imza sonuçlarının belirli bir süre boyunca nasıl geçerli olabileceğini göstermeyi içeriyordu.

Bunun faydası, saati başlatmanıza gerek olmamasıdır; sadece girişim yapısına bakıp ‘tamam, 4 nanosaniye oldu’ dersiniz.”

Evrimleşen Rydberg dalga paketlerinin bir kılavuzu, zaman zaman daha az net olan veya ölçülmesi çok elverişsiz olan olayları çok küçük ölçekte ölçen diğer pompa-araştırma spektroskopisi biçimleriyle birlikte kullanılabilir.

Önemlisi, parmak izlerinin hiçbiri zamanın başlangıç ​​ve bitiş noktası olarak hizmet etmek için bir zaman ve şimdi gerektirmez. Bu, bilinmeyen bir koşucunun belirli hızlarda koşan bir dizi yarışmacıya karşı yarışını ölçmek gibi olurdu.

Teknisyenler, pompa-araştırma atomlarının bir örneği arasında karışan Rydberg durumlarının imzasını arayarak, saniyenin sadece 1,7 trilyonda biri kadar kısa süreli olayların zaman damgasını gözlemleyebilirler.

Gelecekteki kuantum izleme deneyleri, helyumu diğer atomlarla değiştirebilir veya hatta farklı enerjilerdeki lazer darbelerini kullanarak zaman damgalarının kılavuzunu daha geniş bir koşul aralığına uyacak şekilde genişletebilir.

About The Author