Fiziķi nesen sabiedrībai atklāja precīzāko pasaules pulksteni, kura unikālā dizaina pamatā ir stroncija atomu īpašā organizācija trīsdimensiju telpā. Izrādījās, ka šī ierīce ir noderīga ne tikai laika mērīšanai, bet arī noslēpumainas tumšās vielas meklēšanai kosmosa dziļumos.
Kolorādo universitātes Bouldera JILA laboratorijas zinātnieki ir izstrādājuši neticami precīzu kvantu atomu pulksteni, kura pamatā ir unikāla trīsdimensiju struktūra. Projekts burtiski noteica jaunu kvalitātes koeficienta etalonu - metriku, kas raksturo mērījumu precizitāti. Pulkstenis veido stroncija atomus kubā, kas ir 1000 reizes blīvāks nekā iepriekšējais viendimensionālais pulkstenis. Pirmoreiz dizains ļauj zinātniekiem šajā nolūkā veiksmīgi izmantot tā saukto "kvantu gāzi".
Visprecīzākais pulkstenis pasaulē
Atomu pulkstenis (pazīstams arī kā kvantu vai molekulārais pulkstenis) ir ierīce laika mērīšanai, kurā par periodisku procesu izmanto nevis silīcija mehānismu, bet gan atomu un molekulu līmenī notiekošas vibrācijas. Piemēram, saskaņā ar starptautisko SI sistēmu 1 sekunde ir vienāda ar 9 192 631 770 elektromagnētiskā starojuma periodiem, kas rodas pārejā starp diviem cesija-133 atoma zemes stāvokļa hiperfinansiālajiem līmeņiem.
Iepriekš katrs atoma pulksteņa atoms tika uzskatīts par atsevišķu daļiņu, un tāpēc mijiedarbība starp atomiem varēja izraisīt veikto mērījumu neprecizitātes. Tomēr jaunajā projektā izmantotā "kvantu daudzkārtu sistēma" atomus organizē pēc noteikta parauga, kas ļauj bloķēt to mijiedarbību neatkarīgi no tā, cik atomus zinātnieki galu galā ieviesa aparātā. Vielas stāvoklis, kas pazīstams kā deģenerēta Fermi gāze (gāze, kas sastāv no Fermi daļiņām), ļauj kvantizēt visus sistēmas atomus.
"Vissvarīgākais kvantu gāzes pulksteņa potenciāla aspekts ir tā spēja palielināt atomu skaitu, kā rezultātā ievērojami palielinās stabilitāte," skaidro fiziķis Jū Yeh no Nacionālā standartu un tehnoloģijas institūta (NIST), kurš strādāja pie projekta. Pēc viņa teiktā, cilvēce nonāk "patiesi aizraujošā laikmetā, kad mēs varam pakļauties kvantu inženierijai, lai izmērītu konkrētus daudzumus". Laboratorijas testos kļūda bija 3,5 x 10 kvintillion - tas ir pirmais atomu pulkstenis, kas sasniedz tik iespaidīgu precizitāti.
Tomass O'Braiens, NIST kvantu fizikas vadītājs un projekta vadītājs apgalvo, ka "stroncija pulkstenis, kurā tiek izmantota kvantu gāze, ir spilgts" jaunas kvantu revolūcijas "tehnoloģijas piemērs, ko dažreiz dēvē arī par" kvantu 2.0 ". Viņš arī ir pārliecināts, ka šāda pieeja un līdzīgu tehnoloģiju attīstība nākotnē ļaus izmantot kvantu korelācijas plašam mērījumu diapazonam un pat tehnoloģijām, kas nav saistītas ar laiku.
Reklāmas video:
Laiks un telpa
Piemēram, atomu pulkstenis ir lielisks tumšās matērijas izpratnes izpētei. Pētnieki jau ieteica, ka nelielu atomu pulksteņu darbībā pieļauto kļūdu izpēte izsekos nekas vairāk kā tumšās vielas "kabatas" kosmosā. Iepriekšējie pētījumi parādīja, ka atomu pulksteņu sistēma un pat viens šāds ļoti jutīgs aparāts var reģistrēt atomu vibrācijas frekvences un lāzera starojuma izmaiņas, ja tās iziet cauri tumšās vielas apgabalam. Ņemot vērā, ka jaunais projekts ir daudz stabilāks un precīzāks nekā tā priekšgājēji, iespējams, tas mums palīdzēs atšķetināt vienu no visinteresantākajiem Visuma noslēpumiem.
Vasilijs Makarovs