Заметить время для нас кажется простой задачей: достаточно запустите секундомер, дождаться завершения действия и выключить секундомер. Однако на квантовом уровне движение электронов не всегда можно предвидеть. Что ещё хуже, такое понятие как «сейчас», часто растворяется в тумане неопределённости.
Секундомер просто не подойдёт для измерения многих сценариев на квантовом уровне. Тем более здесь у нас есть два поля для ошибок: начало и конец измерения. Однако, учёные нашли способ хотя бы частично решить эту проблему с помощью того, что можно в общих чертах назвать квантовым измерением времени путём выдувания атомов.
Читайте также: Что такое эквалайзер и как его настроить для улучшения качества звука
Квантовое измерение времени — раздувание атомов
Решение проблемы состоит в надувании атомов. Хотя, конечно, Процесс, имеет мало общего с тем, к чему мы привыкли, так как нельзя подавать воздух в атом, чтобы тот рос. Однако можно подать энергию, чтобы повысить энергетическое состояние.
Наверняка каждому из вас известна планетарная модель атома: внутри протоны и нейтроны, а электроны вращаются вокруг, как планеты по своим орбитам. Конечно, эта модель не совсем верна, потому что всё гораздо сложнее и не имеет макроэквивалента.
Тем не менее её можно использовать как очень упрощённую модель, чтобы объяснить работу этого механизма. Каждый электрон находится в определённой оболочке, которую в простых моделях иногда неправильно называют орбитой. Неважно: важнее, что ему электрону там хорошо и он не хочет быть где-то ещё.
Однако, если мы обеспечим его большей энергией, он перейдёт на более высокую оболочку — дальше от атомного ядра. А если электрон находится на последней оболочке, то образуется ещё более высокая, на которую он и попадает. Именно этот процесс, т. е. переход электронов на высшие оболочки, можно назвать выдуванием атомов.
Но как надуть атом? Всё просто – по крайней мере, в предположениях. В этом случае достаточно использовать лазер. Хотя, конечно, это не всегда необходимо, чтобы выбить электроны на более высокую оболочку. Этот процесс известен как состояние Ридберга.
Квантовое измерение времени — минимально возможное энергетическое состояние
Проблема с электронами, выбитыми в верхнюю оболочку, в том, что они чувствуют себя там не очень комфортно. То есть оставляют после себя место, где мог бы находиться электрон. Но у них слишком высокая энергия, чтобы там функционировать.
Таким образом, выдутые электроны должны понизить своё энергетическое состояние. Как? Это уже просто: радиацией.
Хорошим примером являются светоизлучающие диоды или светодиоды. В них электроны излучают энергию в виде фотонов, благодаря чему имеют возможность возвращаться на нижнюю оболочку, пока не получат энергетический пинок по верхней, чтобы вернуться на предыдущую, испуская свет. Таким образом, электрон возвращается в самое низкое возможное энергетическое состояние.
Квантовое измерение времени и случайность
Дело в том, что испускание энергии из электрона очень случайно при надуве их лазером. Поэтому период нельзя использовать как единицу времени, так как нельзя предсказать.
Однако вы можете надуть несколько атомов, каждый из которых будет случайным образом, излучать энергию в виде электромагнитных волн. Они будут мешать друг другу, усиливая и уравновешивая друг друга, что создаст закономерности.
Оказывается, наблюдая изменения этих закономерностей у большой группы атомов в высокоэнергетическом состоянии, можно определить время, прошедшее с момента их возбуждения, с точностью до 1,7 триллионной секунды.
Хотите первыми узнавать о Hi-Tech – ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА КАНАЛ
А также читайте самые свежие обзоры на нашем сайте – TehnObzor.RU
