Atomik Saatler, Aynı Anda Daha Hızlı ve Daha Yavaş Giden İşitmeyi Ölçerek Zamanın Kuantumunu Yakalayabilir

Süperpozisyon kuantum mekaniğinin en önemli özelliklerinden biridir. Kuantum kedi deneyinde örneklenen bu deney, klasik fizikte olmayan bir şeyden söz ediyor. içinde kedi deneyi kadarkurgusal bir kedi, kuantum süreciyle etkinleştirilen bir şişe zehirle dolu bir kutuya kilitlenir. Süreç, gözlemlenene kadar süperpozisyon halindedir, bu daha sonra zehire ve kediye kadar genişletilir, kediyi hem canlı hem de ölü yapar (bunda hiçbir kediye zarar verilmemiştir).

Bir saatin kuantum mekaniği kurallarına uyması, zamanın akışını farklı hızlarda deneyimleyebilmesi anlamına gelir. Görelilik kuramından, hızınıza veya deneyimlediğiniz yerçekimine bağlı olarak, zamanın dışarıdaki bir gözlemciye göre farklı şekilde aktığını biliyoruz; bu, İkiz Paradoksu'nda örneklenmektedir. Bunlar iki farklı saat. Burada, aynı saatlerin süperpozisyon halinde iki zaman akışını deneyimleyebileceğini öne sürüyorlar; kuantum kedisi hem genç hem de yaşlıdır.

Stevens Teknoloji Enstitüsü'nden teorik fizik alanında başyazar Yardımcı Doçent Igor Pikovski, "Zaman, kuantum teorisinde ve görelilikte çok farklı roller oynuyor" dedi. ifade. "Gösterdiğimiz şey, bu iki kavramı bir araya getirmenin, zaman akışının klasik fizik tarafından artık tanımlanamayan gizli kuantum imzalarını ortaya çıkarabileceğidir."

Son birkaç yılda, optik atom saatleri hassas zaman işleyişinde rekor üstüne rekor kırdılar. Atomlar neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutulur ve lazer darbeleri kullanılarak belirli frekanslarda tutarlı bir emisyon elde edilir.

Bu saatler o kadar hassastır ki, görelilik nedeniyle oluşan yerçekimsel değişimi metrelerce ölçebilmektedirler (ve dağlarda da test edildi). O kadar hassaslar ki muhtemelen önümüzdeki yıllarda ikinciyi yeniden tanımlamak zorunda kalacağız. Bu saatler kuantum etkilerine duyarlıdır.

Stevens Teknoloji Enstitüsü'nde doktora adayı ve makalenin ortak yazarı Gabriel Sorci, "Atom saatleri artık o kadar hassas ki, çok küçük sıcaklıklardaki termal titreşimlerin neden olduğu küçük zaman farklılıklarını tespit edebiliyorlar" diyor. “Ancak mutlak sıfır sıcaklıkta, temel durumda bile, tik-tak hızı yalnızca kuantum dalgalanmalarından etkilenecektir.”

Ekibin önerdiği test daha da ileri gidiyor. Bir sıkıştırma durumu yaratarak vakumun kendisini manipüle etmeyi öneriyorlar; Böyle bir duruma karışmış bir saat, hem göreceli özellikleri hem de incelikli kuantum davranışını gösterecektir. Aynı anda daha yavaş ve daha hızlı tik takları olmalı. Şimdi tam da bunu test etmek istiyorlar.

Colorado Eyalet Üniversitesi'nden deneyci ve ortak yazar Christian Sanner, "Bu tür etkileri ilk kez gözlemlemek için iyon saatlerinde ihtiyaç duyulan saat hassasiyetine ulaşmak için gereken sıkıştırmayı ve yolu oluşturacak teknolojiye sahibiz" diye ekledi.

Pikovski sözlerini şöyle tamamladı: "Fizik en temel düzeyde hâlâ gizemlerle dolu. Kuantum teknolojileri artık bize bunlara ışık tutacak yeni araçlar sağlıyor."

Çalışma dergide yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.