麻省理工学院的科学家设计了一种新型的原子钟,不仅更精确,而且可以帮助检测暗物质和引力波。研究人员希望该时钟在ST中使用原子
麻省理工学院的科学家设计了一种新型的原子钟,不仅更精确,而且可以帮助检测暗物质和引力波。研究人员希望,在量子纠缠状态下使用原子的时钟可以导致发现新物理学。
原子钟被称为最准确的现有。他们利用激光来保留振荡原子的振动的标签,这些振动以定期的频率移动,例如微小的同步摆在来回摆动。最常用于原子时钟中的剖宫产原子已经定义了我们考虑的第二个,这是标准剖宫产133过渡的9,192,631,770周期所需的时间。
原子钟非常好,以至于它们从我们宇宙的第一瞬间开始运行,今天的MIT(马萨诸塞州理工学院)新闻稿解释说,今天它们只会下降半秒。尽管这种精度已经非常出色,但科学家们正在努力使这些时钟更加准确,但依靠敏感性的改善可能会导致发现新粒子并更好地理解时间的性质和效果。
为了实现这一壮举,新时钟使用量子纠缠状态的原子,而不是随机振荡的原子。量子纠缠是一个有点违反直觉的概念,描述了纠缠粒子的效果,即使它们处于距离很大,也会影响另一个人的影响。换句话说,测量一个粒子的特性会影响另一个粒子的性质。
这个概念脱离了古典物理学的定律,帮助研究人员更加精确地测量了原子振动。实际上,他们的新时钟可以比未进入的时钟快四倍地达到相同的精度。如何工作?www.youtube.com
该研究的主要作者埃德温·佩德罗佐·佩纳菲尔(Edwin Pedrozo-Peñafiel)是麻省理工学院的博士后,他认为他们的方法非常有前途。
Pedrozo-Peñafiel说:“纠缠增强的光原子时钟有可能在一秒钟内比当前的最新光学时钟更好。”
为了创建新的原子钟,科学家纠缠了约350个原子。它具有与可见光相同的振荡频率,并且在一秒钟内振动100,000倍。更准确地跟踪这些振荡,使科学家能够确定千篇一律的时期,使时钟更加精确。
使时钟工作需要冷却由原子制成的气体,并在两个镜之间的光腔中捕获它们。在镜子上射击的激光束会产生乒乓球效果,同时击中原子数千次。反过来,这在原子之间产生了量子纠缠,从而赋予了它们相似的属性。
该研究的合着者Chi Shu解释了这是如何工作的:“这就像光作为原子之间的通信联系,” Shu阐述。 “看到该光的第一个原子会稍微改变光,并且光还改变了第二个原子,第三个原子,以及通过许多循环,这些原子彼此彼此了解并开始表现类似。”
建立纠缠后,采用另一个激光来测量平均频率。
研究人员写道,他们的工作将导致跨科学和技术的许多应用,并在计时和精确测试物理学,地球和引力波检测的准确性和精确测试方面取得了更大的进步。作者对他们的发现的含义是看好的:
“随着宇宙的年龄,光速会改变吗?电子的电荷会改变吗?”自愿问。“这就是您可以用更精确的原子钟进行探测的。”
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