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科学家们发现了一种全新的测量时间的方法
发布日期:2023-03-12 11:30:24  稿源:cnBeta.COM

测量时间可能看起来不是那么复杂的一件事。毕竟,我们依靠的是简单地计算"当时"和"现在"之间的秒数。但是当你真正开始把时间分解到量子水平时,事情就开始变得有点模糊不清了。首先,"当时"变得难以控制,而"现在"变得更加模糊,使之更难确定。

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不过,这种复杂性可能很快就会改变,而不是以后。根据2022年10月发表在《物理评论研究》上的研究,在量子雾中测量时间的诀窍可能要归结为测量雾本身的形状。

一组来自瑞典乌普萨拉大学的研究人员进行了几个实验来测试这一理论。主要重点是对科学家所称的赖德伯格态进行实验。通过对其进行实验,他们能够找到一种新的测量时间的方法,不需要你有一个非常精确的起点--这是科学家之前面临的最大难题之一。

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形象化这项研究的最简单方法之一是把雷德伯格原子想象成粒子世界中过度膨胀的气球。这些粒子包含处于极高能量状态的电子,都在远离原子核的轨道上运行。他们利用两个激光器与原子进行互动。这种技术使科学家们能够通过测量电子的速度来测量时间。

为了做到这一点,研究人员继续进行实验,观察原子和它们留下的"指纹"。这使研究人员能够创建量子时间戳,这使得测量时间更加容易,而不必在量子世界中已经有一个特定的起点。

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未来同样的实验可以帮助磨练科学家测量量子雾的方式,提供一种更准确的方式来测量量子世界中的时间流逝,甚至更聪明。结合这一事实,麻省理工学院的科学家们重新发明了原子钟,科学正在寻找新的方法来解决时间的难题。

有几件事可以使这个新的原子钟比之前的任何东西都更精确。首先,该团队使用了镱的原子,而不是原子钟中经常使用的更常见的铯的原子。镱的振动频率是铯的100,000倍/秒,允许测量更小的时间单位。

除此之外,科学家们将纠缠的粒子用于他们的时钟。量子纠缠是量子力学的一个非常奇怪的特征,它基本上允许通过只观察其中一个粒子来测量两个粒子。两个纠缠的粒子通过仍不甚明了的机制联系在一起,并且似乎以比光速更快的速度从彼此那里接收信息,将经典物理学抛在了窗外。

在这个新的原子钟的案例中,纠缠的原子被证明比随机的原子云的振动更精确,给这个原子钟增加了它所需要的精度,使之成为一个有价值的努力。

当然,这些都不是说现代原子钟不好。事实上,研究人员指出,如果你在宇宙诞生之初估计是138亿年前就开始使用现代原子钟,并一直运行到今天,它只会有大约半秒的误差。然而,如果同样的时钟使用像麻省理工学院的新模型那样的纠缠原子,它的误差将小于100毫秒,这显然是一个巨大的进步。

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