Ученые открыли совершенно новый способ измерения времени

Шведские физики из Уппсальского университета разработали метод измерения времени на основе уникальных «отпечатков», формируемых множеством возбужденных, водородоподобных так называемых ридберговских атомов. С их помощью можно фиксировать самые краткосрочные процессы в нашем мире. Исследование опубликовано в журнале scincealert.

Традиционный подход к измерению времени основан на сравнении количества единиц времени, которые прошли между двумя заданными моментами во времени. Но на квантовом уровне исходный момент времени зачастую почти невозможно определить, так временные величины слишком малы. В такой ситуации традиционный даже чрезвычайно точный секундомер не подойдет. Что еще хуже, такое определение как "сейчас" часто тоже растворяется в тумане неопределенности. Именно по этим причинам ученые ищут более точные способы измерить время.

Одним из таких методов оказались ридберговские атомы. Это водородоподобные атомы и атомы щелочных металлов, у которых внешний электрон находится в высоковозбуждённом состоянии. Такие атомы немного напоминают воздушные шары, которые «надуты» энергией лазера вместо воздуха. Такие атомы обладают уникальной характеристикой — волновым пакетом, совокупностью кантовых волн, характерных для данного состояния, которую можно измерить. Подобно тому, как множество волн в пруду, пересекаясь, создают сложные узоры, несколько квантовых волн формируют свой уникальный отпечаток.

Исследователи возбуждали несколько атомов гелия с помощью лазера и сопоставляли, получившиеся результаты пересечения волновых пакетов с теоретическими предсказаниями. Серия экспериментов показала, что они достаточно постоянны и надежны, чтобы служить мерилом для определения времени на квантовом уровне. С помощью нового метода ученым удалось измерить время с точностью до 1,7 пикосекунды! Это одна триллионная доля секунды.

Если вы используете обычный счет времени, вы должны определить, с какого моменты начинаете считать. Вы начинаете считать в какой-то момент. Преимущество квантоволновых "часов" заключается в том, что вам не нужно запускать их. Ни один из квантовых отпечатков не требует понятий "тогда" и "сейчас", чтобы служить отправной точкой и точкой остановки времени. Вы просто смотрите на структуру высоковозбужденных атомов и говорите например: Ок, прошло четыре наносекунды" – заявила ведущий автор исследования Марта Берхольц.