แห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโตและเพื่อนร่วมงานได้วัดเวลาที่อะตอมใช้ในการสร้างอุโมงค์ทางกลเชิงควอนตัมผ่านอุปสรรคพลังงาน ทีมได้สังเกตอะตอมที่เย็นจัดเป็นพิเศษที่ลอดผ่านลำแสงเลเซอร์ และการทดลองของพวกเขาได้ให้เบาะแสที่สำคัญในความลึกลับที่มีมาอย่างยาวนานในฟิสิกส์ควอนตัม การขุดอุโมงค์ควอนตัมเกี่ยวข้องกับอนุภาคที่ผ่านสิ่งกีดขวางพลังงาน ทั้งๆ ที่ไม่มีพลังงาน
ที่จำเป็น
ต่อการเอาชนะสิ่งกีดขวาง ตามที่กำหนดโดยฟิสิกส์คลาสสิก ปรากฏการณ์นี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจในทางทฤษฎีอย่างสมบูรณ์ แต่มันยังรองรับเทคโนโลยีที่ใช้งานได้จริงตั้งแต่การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์ในอุโมงค์ไปจนถึงหน่วยความจำแฟลช มีการถกเถียงกันมานานเกี่ยวกับระยะเวลาที่ใช้
ในการข้ามสิ่งกีดขวาง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นวิถีดั้งเดิม ปัญหานี้เกิดขึ้นเนื่องจากกลศาสตร์ควอนตัมเองไม่มีข้อกำหนดสำหรับมัน ในเมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมนี อธิบาย “มีการคิดค้นคำจำกัดความมากมาย แต่นิยามเหล่านี้อธิบายกระบวนการขุดอุโมงค์จากมุมมอง
ที่แตกต่างกัน” เขากล่าว “และความสัมพันธ์ระหว่างคำทั้งสองนั้นไม่เรียบง่ายและตรงไปตรงมา” ลายเส้นเชิงมุมมีส่วนร่วมในการทดลองเมื่อเร็วๆ นี้ซึ่งดูที่อิเล็กตรอนที่หลุดออกจากอะตอมโดยไอออนไนซ์ที่เหนี่ยวนำด้วยแสงในสนามไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการที่อิเล็กตรอนลอดผ่าน
สิ่งกีดขวางเป็น “แพ็กเก็ตคลื่น” ด้วยความเร็วหลายช่วง การทดลองเหล่านี้ใช้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเส้นริ้วเชิงมุม ซึ่งสร้าง “นาฬิกา” ชนิดหนึ่งที่สามารถวัดการเจาะอุโมงค์ด้วยความแม่นยำในระดับ atto วินาที (10 -18 วินาที) เนื่องจากจุดสูงสุดของแพ็กเก็ตคลื่นเกิดจากเอฟเฟกต์สัญญาณรบกวน
พฤติกรรมของคลื่นจึงไม่เป็นไปตามสัญชาตญาณแบบดั้งเดิมของเรา: ดูเหมือนว่าจะเคลื่อนจากด้านหนึ่งของสิ่งกีดขวางไปยังอีกด้านหนึ่งได้เร็วกว่าแสง ซึ่งขัดต่อทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ นี่เป็นเพราะ “ไม่มีกฎหมายใดที่เชื่อมโยงจุดสูงสุดขาเข้าและขาออก” กล่าว “แม้ว่าจุดสูงสุดจะปรากฏที่เอาต์พุต
ก่อนที่
อินพุตจะมาถึง ก็ไม่ได้หมายความว่าจะมีสิ่งใดเดินทางเร็วกว่าแสง” อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่ตรงกับภาพใดๆ ที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ว่าเวลาการขุดอุโมงค์คืออะไร อเล็กซานดรา แลนสแมนจากสถาบันมักซ์พลังค์สำหรับฟิสิกส์ของระบบเชิงซ้อนในเมืองเดรสเดน ซึ่งเป็นผู้นำในการศึกษาไอออไนเซชันแบบ
“แอตโตคล็อก” อื่นๆ ของ การขุดอุโมงค์ แต่เป็นวิธีที่จะ “เลือกคำจำกัดความทางกายภาพของเวลาการขุดอุโมงค์ที่ ‘ถูกต้อง’ ท่ามกลางข้อเสนอการแข่งขันจำนวนมาก” เธอกล่าว ความขัดแย้งมากกว่าฉันทามติแต่การทดลองเหล่านี้ดูเหมือนจะสร้างความขัดแย้งมากกว่าความเห็นพ้องต้องกัน
ส่วนหนึ่งเป็นเพราะยังไม่ชัดเจนว่าจะกำหนดเวลาที่การ “เริ่มต้น” ของอุโมงค์อย่างไร เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมงานซึ่งส่วนใหญ่อยู่ที่มหาวิทยาลัยกริฟฟิธในเมืองนาธาน ประเทศออสเตรเลีย ได้ข้อสรุปจากแนวทางเดียวกันที่ว่า อนุภาคอาจทะลุอุโมงค์ทันทีทันใด ทั้งหมดอาจเป็นคำถามของคำจำกัดความ
กล่าวว่า “บางครั้ง” มีปริมาณที่คุณสามารถวัดได้หลายวิธี และเนื่องจากทั้งหมดให้คำตอบเดียวกันในแบบดั้งเดิม เราจึงคิดว่าการวัดที่แตกต่างกันเหล่านี้กำลังตรวจสอบในสิ่งเดียวกัน” แต่ไม่จำเป็น – ในกรณีนี้ “การวัดสองแบบที่แตกต่างกันซึ่งทั้งสองอย่างนี้เราคาดว่าจะเปิดเผย ‘ เวลา การขุดอุโมงค์’
สามารถให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันได้” กล่าวเสริมว่า“แม้ว่าจะไม่มี เวลาขุดอุโมงค์ เพียงครั้งเดียว “อาจมีสองหรือสามช่วงเวลา และเราจำเป็นต้องทำงานเพื่อทำความเข้าใจว่าแต่ละช่วงเวลาอธิบายอะไร”
ทีมงาน เข้าหาปัญหาโดยการวัดคำจำกัดความของเวลาการขุดอุโมงค์ซึ่งกำหนดโดยนาฬิกา
ภายใน
ชนิดหนึ่งในอนุภาค สำหรับอนุภาค พวกเขาใช้ก้อนเมฆที่มีอะตอมของรูบิเดียมเย็นจัดประมาณ 5-1 หมื่นอะตอม เคลื่อนเข้าหาสิ่งกีดขวางที่เกิดจากลำแสงอย่างนุ่มนวล นาฬิกาหมุนอะตอมแต่ละอะตอมมีการหมุน ซึ่งเมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก จะหมุน (พรีเซส) ที่ความถี่ที่ทราบ
ซึ่งก็คือนาฬิกาเดิน อุปกรณ์ถูกจัดเรียงเพื่อให้อนุภาคได้สัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพภายในสิ่งกีดขวางเท่านั้น ด้วยการวัดว่าทิศทางของการหมุนเปลี่ยนไปมากน้อยเพียงใดเมื่ออะตอมออกจากสิ่งกีดขวาง พวกเขาจะได้รับการวัดระยะเวลาที่อนุภาคอยู่ “ภายใน” สิ่งกีดขวาง
เสนอเมื่อกว่า 50 ปีที่แล้วโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย 2 คน ทีมได้สร้างการทดลองโดยใช้อะตอมที่ยอมรับสถานะรวมที่เรียกว่า ซึ่งอธิบายโดยกลศาสตร์ควอนตัม อะตอมมีความยาวคลื่นควอนตัมที่ค่อนข้างยาว หนึ่งไมครอนหรือมากกว่านั้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถทะลุทะลวงสิ่งกีดขวาง
ที่ค่อนข้างกว้าง โดยใช้เวลาผ่านไปนานประมาณหนึ่งมิลลิวินาทีหรือมากกว่านั้น ซึ่งสามารถวัดได้อย่างแม่นยำ กล่าวว่า “เราต้องการอนุภาคที่มีสถานะเริ่มต้นที่มีการควบคุมอย่างดีและมีความยาวคลื่นที่ยาวมาก” “บีอีซีเป็นวิธีที่เหมาะในการผลิตสิ่งนี้”“พูดตามตรง ตอนที่เราเริ่มการทดลองเหล่านี้” เขากล่าวเสริม
“ส่วนหนึ่งผมแค่อยากเห็นด้วยตาตัวเองว่าอนุภาคประกอบที่มีนิวคลีออน 87 ตัวและอิเล็กตรอน 37 ตัว [นั่นคืออะตอมของรูบิเดียม] สามารถทะลุทะลุสิ่งกีดขวางได้จริงๆ ใหญ่กว่าอะตอมถึง 10,000 เท่า”
แหนบเลเซอร์ในการสร้างสิ่งกีดขวางและให้อะตอมกระทบกับมัน ทีมงานใช้ลำแสงเลเซอร์สองลำ
กล่าวว่า “เรา ควบแน่นสิ่งเหล่านี้ไว้ในลำแสง ‘แหนบเลเซอร์’ ที่สวยงาม ซึ่งทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่นแสง” กล่าว จากนั้นพวกเขาใช้สนามแม่เหล็กเพื่อให้อะตอมผลักเข้าหาสิ่งกีดขวางเล็กน้อย โดยเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่กี่มิลลิเมตรต่อวินาที สิ่งกีดขวางนี้สร้างโดยลำแสงเลเซอร์สีน้ำเงินที่โฟกัส
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
