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Ultracold Clockは、量子物理学がどのように時間を変えるかを明らかにすることができます

時間の量子性は何ですか？私たちはそれを見つけようとしているかもしれません高品質の株 /アラミー 真の量子オブジェクトの時間の経過はどのように見えますか？世界最高の時計はすぐにこの質問に答えることができ、量子領域で時間を伸ばして変化させる方法をテストし、物理学の未開の領域を調べることができるようになります。 時間の経過が変化する可能性があるアイデアは、アルバートアインシュタインの特別な相対性理論に由来します。アインシュタインは、オブジェクトが光の速度に近づくと、時間は静止した観察者よりも遅くなるように見えます。彼はこのアイデアを一般的な相対性理論で拡張し、重力場を示すと同じ時間帯効果があることを示しています。 イゴール・ピコフスキー ニュージャージー州のスティーブンス研究所で、彼の同僚は、イオンから作られたウルトラコールド時計で測定されるように、顕微鏡量子の世界で同様のことが起こる可能性があるかどうかを理解したいと考えていました。 「私たちがこれまでに必要としている実験は、常に古典的な時間、量子力学とは何の関係もない時間のようなものを感じています」とピコフスキーは言います。 「私たちは、イオン時計でこの説明が単に失敗する体制があることに気付きました」と彼は言います。 このような時計は、レーザーに当たることにより、絶対ゼロに近い温度に冷却される数千のイオンで作られています。これらの極端な温度では、イオンの量子状態とその中の電子は、電磁力で非常に正確に制御できます。したがって、イオン時計のティックは、2つの特定の量子状態の間で繰り返し振動するこれらの電子によって設定されます。 それらの操作は量子力学の法則によって決定されるため、これらの時計は、ピコフスキーと彼の同僚が相対論的効果と量子効果がどのように混合して時計のダニに影響を与えるかを探るのに最適な環境でした。 Pikovskiは、研究者がこれが起こるはずのいくつかの事例を特定したと言います。 1つの例は、量子物理学が無に嫌われるという事実に由来しています。非常に低い温度でさえ、絶対に静止して凍結することができるのではなく、量子オブジェクトが変動し、ランダムにエネルギーを獲得したり失ったりする必要があります。チームの計算では、これらの変動が時計の時間の測定値を拡張する可能性があることが示されました。効果は非常に小さくなりますが、既存のイオン時計実験では観察可能です。 また、研究者は、時計のイオンが「圧迫」され、いくつかの量子状態の「重ね合わせ」を生成する場合に何が起こるかを数学的にモデル化しました。彼らは、イオン内の電子によって決定されるように、時計の刻々と刻々と、イオン自体の動きに密接に接続されることを発見しました。イオンと電子の状態は量子に絡み合っています。 「通常、実験では、絡み合いを設計するためにトリックをプレイする必要があります。ここでの魅力的なことは、それがあなたがそれを望むかどうかにかかわらず来るということです」とチームメンバーは言います クリスチャン・サンナー コロラド州立大学で。 Pikovskiは、状態の重ね合わせにある量子オブジェクトは時間感だけを経験できないということは直感的に理にかなっていると言いますが、その効果は実験では観察されていません。近い将来に可能になるはずです、と彼は言います。 チームメンバー ガブリエルソルチ Stevens Institute of Technologyは、次のステップは、別の重要な現代物理学成分であるGravityを追加することだと言います。 Ultracoldクロックは、たとえば数ミリメートルを上げた場合、地球の重力プルの強度の極端な変化により、すでに時間拡張を検出できますが、その効果がクロックの固有の量子性と正確にどのように混ざり合っているかは、開かれた問題です。 「これは、私たちが現在持っているテクノロジーで実際にやるのがかなり合理的だと思います」と言います。 デビッド・ヒューム コロラド州の米国国立標準技術研究所で。彼は、最大の課題は、時計の環境からの小さな妨害を防ぐことであり、ピコフスキーのチームが示唆した効果を圧倒することだと言います。成功した場合、そのような実験により、研究者はこれまでのことのない物理現象を調査することができます。 「このような実験は、これらの理論が何か新しいことを学ぶことができる可能性があるドメインで互いに立ち向かわせるので、エキサイティングです」と言います。 アレクサンダー・スミス ニューハンプシャー州のセントアンセルムカレッジで。 トピック： #Ultracold #Clockは量子物理学がどのように時間を変えるかを明らかにすることができます