Pred kratkim so fiziki javnosti predstavili najbolj natančno uro na svetu, katere edinstven dizajn temelji na posebni organizaciji atomov stroncija v tridimenzionalnem prostoru. Izkazalo se je, da je ta naprava uporabna ne le za merjenje časa, ampak tudi za iskanje skrivnostne temne snovi v globinah vesolja.
Znanstveniki iz Boulderjevega laboratorija JILA na univerzi v Koloradu so razvili neverjetno natančno kvantno atomsko uro, ki temelji na edinstveni tridimenzionalni strukturi. Projekt je dobesedno postavil novo merilo faktorja kakovosti - metriko, ki označuje natančnost meritev. Ura tvori atome stroncija v kocko, ki je 1000-krat gostejša od prejšnje enodimenzionalne ure. Oblikovanje prvič omogoča znanstvenikom, da v ta namen uspešno uporabljajo tako imenovani "kvantni plin".
Najbolj natančna ura na svetu
Atomska ura (aka kvantna ali molekularna ura) je naprava za merjenje časa, v kateri kot periodični postopek ne uporabljamo silicijevega mehanizma, temveč vibracije, ki se pojavljajo na atomski in molekularni ravni. Na primer, po mednarodnem sistemu SI je 1 sekunda enaka 9 192 631 770 obdobij elektromagnetnega sevanja, ki izhajajo iz prehoda med dvema hiperfinjenima nivojema osnovnega stanja atoma cezija-133.
Prej je vsak atom v atomski uri veljal za ločen delec, zato bi lahko interakcije med atomi povzročile netočnosti pri izvedenih meritvah. Vendar pa "kvantni sistem z več telesi", uporabljen v novem projektu, organizira atome po določenem vzorcu, kar jim omogoča, da blokirajo njihovo interakcijo, ne glede na to, koliko atomov so znanstveniki na koncu vnesli v aparat. Snov, znana kot degenerirani Fermijev plin (plin, sestavljen iz delcev Fermija), omogoča kvantizacijo vseh atomov v sistemu.
"Najpomembnejši vidik potenciala kvantne plinske ure je njegova sposobnost povečanja števila atomov, kar ima za posledico ogromno povečanje stabilnosti," razlaga fizik Jun Yeh z Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo (NIST), ki je delal na projektu. Po njegovem mnenju človeštvo vstopa v "resnično vznemirljivo obdobje, ko bomo lahko predmet kvantnega inženiringa izmerili za določene količine." V laboratorijskih testih je bila napaka 3,5 x 10 kvintilija - to je prva atomska ura, ki je dosegla tako impresivno natančnost.
Thomas O'Brian, vodja NIST-ove kvantne fizike in vodja projekta, navaja, da je "stroncijeva ura, ki uporablja kvantni plin, presenetljiv primer tehnologij" nove kvantne revolucije ", ki jih včasih imenujemo" kvantni 2.0 ". Prepričan je tudi, da bo takšen pristop in razvoj podobnih tehnologij v prihodnosti omogočil uporabo kvantnih korelacij za široko paleto meritev in celo za tehnologije, ki niso povezane s časom.
Promocijski video:
Čas in prostor
Atomska ura, na primer, je odlična za raziskave razumevanja temne snovi. Raziskovalci so že predlagali, da študija manjših napak pri delovanju atomske ure ne bo sledila nič drugega kot "žepi" temne snovi v vesolju. Prejšnje študije so pokazale, da lahko sistem atomske ure in celo en tako občutljiv aparat zabeleži spremembe v vibracijski frekvenci atomov in laserskem sevanju, če gredo skozi območje temne snovi. Glede na to, da je nov projekt veliko bolj stabilen in natančen kot njegovi predhodniki, nam bo morda pomagal razvozlati eno najzanimivejših skrivnosti vesolja.
Vasilij Makarov