Fizikai neseniai visuomenei pristatė tiksliausią pasaulyje laikrodį, kurio unikalus dizainas pagrįstas specialiu stroncio atomų organizavimu trimatėje erdvėje. Paaiškėjo, kad šis prietaisas yra naudingas ne tik matuojant laiką, bet ir ieškant paslaptingos tamsiosios medžiagos erdvės gilumoje.
Kolorado universiteto Boulderio JILA laboratorijos mokslininkai sukūrė neįtikėtinai tikslų kvantinį atominį laikrodį, pagrįstą unikalia trimatė struktūra. Projektas pažodžiui nustatė naują kokybės koeficiento etaloną - metriką, apibūdinančią matavimo tikslumą. Laikrodis suformuoja stroncio atomus į kubą, kuris yra 1000 kartų tankesnis nei ankstesnis vienmatis laikrodis. Pirmą kartą dizainas leidžia mokslininkams šiam tikslui sėkmingai naudoti vadinamąsias „kvantines dujas“.
- „Salik.biz“
Tiksliausias laikrodis pasaulyje
Atominis laikrodis (kitaip kvantinis arba molekulinis laikrodis) yra laiko matavimo įtaisas, kuriame kaip periodinis procesas naudojamas ne silicio mechanizmas, o vibracijos, vykstančios atominiame ir molekuliniame lygmenyse. Pavyzdžiui, pagal tarptautinę SI sistemą, 1 sekundė yra lygi 9 192 631 770 elektromagnetinės spinduliuotės laikotarpiams, atsirandantiems pereinant tarp cezio-133 atomo pagrindinės būklės hiperfinalių lygių.
Anksčiau kiekvienas atomo laikrodžio atomas buvo laikomas atskira dalele, todėl atomų sąveika galėjo sukelti atliktų matavimų netikslumus. Tačiau naujajame projekte naudojama „kvantinė daugelio kūnų sistema“atomus tvarko pagal tam tikrą modelį, kuris leidžia jiems blokuoti jų sąveiką, nepriklausomai nuo to, kiek atomų mokslininkai galiausiai įvedė į aparatą. Medžiagos būsena, vadinama degeneruotomis Fermi dujomis (dujomis, sudarytomis iš Fermi dalelių), leidžia kvantizuoti visus sistemos atomus.
„Svarbiausias kvantinio dujų laikrodžio potencialo aspektas yra jo sugebėjimas padidinti atomų skaičių, dėl kurio labai padidėja stabilumas“, - aiškina projekte dirbęs fizikas Jun Yeh iš Nacionalinio standartų ir technologijos instituto (NIST). Anot jo, žmonija pradeda „išties jaudinančią erą, kai galime kvantų inžineriją paversti tam tikrais kiekiais“. Laboratorinių tyrimų metu paklaida buvo 3,5 x 10 kvintilinių - tai yra pirmasis atominis laikrodis, pasiekiantis tokį įspūdingą tikslumą.
Tomas O'Brianas, NIST kvantinės fizikos vadovas ir projekto vadovas, teigia, kad „stroncio laikrodis, kuriame naudojamos kvantinės dujos, yra ryškus„ naujos kvantinės revoliucijos “technologijų, kartais vadinamų„ quantum 2.0 “, pavyzdys. Jis taip pat įsitikinęs, kad toks požiūris ir panašių technologijų plėtra ateityje leis naudoti kvantines koreliacijas plačiam matavimų spektrui ir netgi toms technologijoms, kurios nėra susijusios su laiku.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Laikas ir erdvė
Pavyzdžiui, atominis laikrodis yra puikus tiriant tamsiąją medžiagą. Tyrėjai jau pasiūlė, kad tiriant nedideles atominių laikrodžių veikimo klaidas, bus sekama ne kas kita, kaip tamsiosios medžiagos „kišenės“kosmose. Ankstesni tyrimai parodė, kad atominių laikrodžių sistema ir net vienas toks labai jautrus aparatas gali užregistruoti atomų virpesių dažnio ir lazerio spinduliuotės pokyčius, jei jie praeina per tamsiosios medžiagos plotą. Atsižvelgiant į tai, kad naujasis projektas yra daug stabilesnis ir tikslesnis nei jo pirmtakai, galbūt jis padės mums atsiskleisti vienai įdomiausių Visatos paslapčių.
Vasilijus Makarovas