У традиційному уявленні про час ми сприймаємо його як послідовність подій, яку можна чітко виміряти за допомогою звичних приладів. Проте в квантовому світі ці уявлення втрачають свою визначеність: поняття «зараз» і «тоді» стають розмитими, а звичайні способи вимірювання часу не працюють. Фізики з Уппсальського університету у Швеції запропонували принципово новий підхід до фіксації часу на квантовому рівні, що не вимагає початкової точки відліку, а ґрунтується на аналізі унікальних інтерференційних структур у квантовій матерії.
Про це розповідає ProIT
Суть методу: стани Ридберга та хвильові пакети
Ключовим елементом нового способу є використання станів Ридберга. Атом Ридберга виникає, коли електрон у атомі під дією лазерного імпульсу переходить на дуже високу енергетичну орбіту, віддалену від ядра, перетворюючи атом на так звану “надуту” частинку. У таких атомах електрон поводиться не як частка, а як хвильовий пакет, який описує його рух у вигляді ймовірнісної хвилі. Якщо створити в одному атомі кілька таких хвильових пакетів, вони починають взаємодіяти, формуючи складну інтерференційну картину, подібно до брижів на воді від кількох кинутих каменів.
Інтерференційна картина як «відбиток часу»
Саме унікальна форма інтерференційної структури стає своєрідним «відбитком часу», що минув із моменту утворення хвильових пакетів. Для кожного конкретного часовго проміжку — наприклад, кількох наносекунд — формується свій характерний візерунок, який можна «прочитати» без потреби запускати годинник чи орієнтуватися на початкову точку. Завдяки цьому часу можна надати вигляду статичної картини, з якої дослідники отримують точну інформацію про його тривалість.
Як пояснила керівниця дослідження, фізик Марта Бергольц: «Не потрібно запускати годинник — достатньо подивитися на інтерференційну структуру і сказати: “Добре, минуло 4 наносекунди”».
У ході експериментів команда використовувала лазерно-збуджені атоми гелію, що дозволило визначати часові позначки для подій тривалістю лише 1,7 трильйонних частки секунди. Такий підхід відкриває нові можливості у сфері надшвидких вимірювань у квантовій електроніці та формує підґрунтя для розробки нового покоління квантових хронометрів. Це досягнення також змінює саме розуміння природи часу на субатомному рівні, прокладаючи шлях до фундаментальних відкриттів у фізиці.
