به گزارش ایسنا، ساعت های اتمی دقیق ترین نگهدارنده های زمان شناخته شده در جهان هستند که بهترین آن ها میتواند زمان را با دقت یک ثانیه به مدت ۱۵ میلیارد سال نشان کند.
با این حال یک گروه از پژوهشگران MIT به این نتیجه رسیدند که همین نوسان بسیار ناچیز هم در طول ۱۵ میلیارد سال نباید باشد. آن ها در مقاله جدیدی که در مجله Nature منتشر شد، از یک ساعت اتمی درهم تنیده کوانتومی دقیق تر رونمایی کردند.
ساعت های اتمی از لیزر برای اندازه گیری نوسانات در اتم ها استفاده می کنند و قابلیت اطمینان باورنکردنی این ارتعاشات، ساعت های اتمی را بسیار دقیق می کند.
ساعت های کوانتومی معمولاً گازی را ردیابی می کنند که از هزاران اتم مشابه( معمولاً سزیم) تشکیل شده باشد. این اتم ها تقریباً تا دمای صفر مطلق سرد میشوند و از طريق لیزر در جای خود معلق می شوند. سپس از لیزر دیگری برای اندازه گیری نوسانات کوچک اتم ها استفاده می شود. ساعت اتمی با خوانش متوسط بسیاری از اتم ها میتواند قرائت دقیق تری را نیز به دست آورد.
متأسفانه اثری معروف به" حد استاندارد کوانتوم"- محدودیت عملیاتی که به علت نوسانات تصادفی کوانتومی تشکیل میشود - میتواند اندازه گیری های ساعت اتمی را با اختلال مواجه سازد.
دانشمندان می توانند این اثر را کاهش دهند، اما به طور کامل قارد به حذف آن نیستند. فیزیکدانان MIT اکنون نوع جدیدی از ساعت اتمی را طراحی کرده اند که به طور موثر تأثیر" حد استاندارد کوانتوم" را بیش از هر زمان دیگری کاهش می دهد.
این ساعت جدید با بهره گیری از پدیده ای که بعنوان " درهم تنیدگی کوانتومی" شناخته می شود، به این مهم دست یافته و به دقیق ترین نگهدارنده زمان که به دست بشر مهندسی شده تبدیل شده است.
محققان برای عملی کردن و نمایش ایده خود، ۳۵۰ اتم" ایتربیم- ۱۷۱" که سریعتر از سزیم نوسان دارد، را در یک حفره نوری بین دو آینه به دام انداختند. آنها سپس لیزر را برای ایجاد درهم تنیدگی کوانتومی بین اتم ها به داخل حفره تاباندند.
" چی شو" یکی از نویسندگان این تحقیق توضیح داد:این کار مثل این بود که نور بعنوان یک پیوند ارتباطی میان اتم ها عمل کند. اولین اتمی که این نور را می بیند، نور را کمی تغییر می دهد و آن نور، اتم دوم و اتم سوم را نیز اصلاح می کند و از طریق چرخه های بسیار زیاد، اتم ها به طور جمعی یکدیگر را می شناسند و رفتار مشابهی را شروع می کنند.
پس از درهم تنیدن اتم ها، لیزر دوم روی آنها تابانده می شود تا میانگین فرکانس آنها اندازه گیری شود. تیم تحقیقاتی کشف کرد که چگونه این روش چهار برابر سریع تر از اتم های غیر درهم تنیده به یک دقت خاص می رسد.
تیم MIT می گوید اگر ساعت های پیشرفته اتمی با این روش جدید سازگار شوند، دقت آنها به ۱۰۰ میلی ثانیه در کل عمر جهان هستی می رسد.
" ولادان وولتیچ" یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید:چنین ساعت های اتمی قدرتمندی همچنین درهای جدیدی را به روی تحقیقات علمی باز می کنند؛ از جمله اینکه آیا با افزایش سن جهان، سرعت نور هم تغییر می کند؟ آیا بار الکترون تغییر می کند؟ این همان چیزی است که می توان با ساعت های اتمی دقیق تر بررسی کرد.
- 11
- 2
