Новая теоретическая статья от ученых из Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университета Мэриленда предполагает, что намеренно создание просто такой пробки из кольца нескольких тысяч ультрахолодных атомов могло позволить точные измерения движения. Если осуществлено с правильной экспериментальной установкой, атомы могли бы обеспечить измерение силы тяжести, возможно даже на расстояниях всего 10 микрометров – приблизительно одна десятая ширины человеческих волос.В то время как авторы подчеркивают, что большая работа остается показывать, что такое измерение было бы достижимо, потенциальная выплата будет разъяснением силы тяжести, тянут очень короткие весы.
Аномалии могли дать главные представления о поведении силы тяжести, включая то, почему наша вселенная, кажется, расширяется по ускоряющемуся уровню.В дополнение к потенциальному ответу на глубокие фундаментальные вопросы у этих колец атома может быть практическое применение, также.
Они могли привести к датчикам движения, намного более точным, чем ранее возможный, или служить выключателями для квантовых компьютеров с 0 представленными атомным затором и 1 движущимся движением атома.Авторы статьи аффилированы с Совместным Квантовым Институтом и Совместным Центром Квантовой Информатики и вычислительной техники, оба из которых являются сотрудничеством между NIST и Университетом Мэриленда.За прошлые два десятилетия физики исследовали экзотическое состояние вещества, названное Конденсатом Боз-Эйнштейна (BEC), который существует, когда атомы накладываются друг на друга при холодных температурах капля степени далеко от абсолютного нуля.
При этих условиях крошечное облако атомов может по существу стать одним большим квантом «суператом», позволив ученым исследовать потенциально полезные свойства как сверхпроводимость и супертекучесть более легко.Теоретические физики Стивен Рэгоул и Джейк Тейлор, авторы газеты, теперь предположили, что изменение на идее BEC могло привыкнуть к вращению смысла или даже исследовать силу тяжести по коротким расстояниям, где другие силы, такие как электромагнетизм обычно сокрушают эффекты силы тяжести. Идея состоит в том, чтобы использовать лазерные лучи – уже обычно раньше управлял холодными атомами – чтобы натянуть вместе несколько тысяч атомов в кольцо 10 – 20 микрометров в диаметре.Как только кольцо сформировано, лазеры мягко размешали бы его в движение, заставив атомы циркулировать вокруг этого как автомобили, следующие один за другим вниз однополосная кольцевая дорога.
И так же, как автомобиль утомляет вращение, когда они путешествуют вдоль тротуара, свойства атомов взяли бы влияние мира вокруг них – включая эффекты силы тяжести от масс на расстоянии во всего несколько микрометров.Кольцо использовало бы в своих интересах одно из парадоксальных поведений квантовой механики, чтобы помочь ученым на самом деле измерить то, что ее атомы берут о силе тяжести. Лазеры могли размешать атомы в то, что называют «суперположением», означая в действительности, что они и циркулировали бы о кольце и одновременно безостановочно.
Это суперположение потока и затора помогло бы поддерживать отношения среди атомов кольца для нескольких решающих миллисекунд после удаления их лазерных ограничений, достаточно времени, чтобы измерить их свойства, прежде чем они рассеются.Мало того, что эта квантовая пробка могла бы преодолеть трудную проблему измерения силы тяжести, но она могла бы помочь физикам отказаться от некоторых из многих конкурирующих теорий о вселенной – потенциально помощь убирает давнюю пробку идей.
Одна из больших тайн космоса – то, почему это расширяется по, по-видимому, ускоряющему темпу. Физики предложили внешнюю силу, назвали «темную энергию», вызывает это расширение, но они должны все же обнаружить его происхождение. Один среди многих теорий то, что в космическом вакууме, недолгие виртуальные частицы постоянно появляются и мигают из существования, и их взаимное отвращение создает эффекты темной энергии. В то время как это – достаточно разумное объяснение на некоторых уровнях, физики вычисляют, что эти частицы создали бы такую отталкивающую силу, что это немедленно уничтожит вселенную.
Таким образом, как они могут урегулировать наблюдения с виртуальной идеей частицы?«Одна возможность состоит в том, что основная ткань пространства-времени только отвечает на виртуальные частицы, которые на расстоянии больше чем в несколько микрометров», сказал Тейлор, «и это – просто вид разделения, которое мы могли исследовать с этим кольцом холодных атомов.
Таким образом, если оказывается, что Вы можете проигнорировать эффект частиц, которые работают по этим коротким весам, Вы можете объяснить много этой ненаблюдаемой отталкивающей энергии. Это было бы там, это просто ничего не будет затрагивать в космическом масштабе».
Исследование появляется в журнале Physical Review Letters.