Майже миттєво: Фізики виміряли час квантової телепортації

Якщо ви вдарите м'ячем об стіну, він відскочить у зворотному напрямку у відповідності з усіма канонами класичної фізики. Але світ квантової фізики є набагато більш загадковим і непередбачуваним, якщо замість м'яча взяти квантову частинку, то вона може раптово з'явитися з іншого боку стіни завдяки явища, званого квантовим туннелированием. Незважаючи на те, що це явище вивчено досить добре і широко використовується в практичних цілях, лише нещодавно групі вчених-фізиків вдалося виміряти час, потрібний на "телепортацію" частинки з одного місця в інше.

Явище квантового тунелювання використовується в електронних мікроскопах, діодах, транзисторах і деяких інших електронних компонентах. Саме це явище несе відповідальність за мимовільний розпад радіоактивних елементів, саме за допомогою квантового тунелювання частинки, з яких складаються ядра атомів радіоактивних елементів, залишають межі цих ядер.

Незважаючи на досить високу ступінь вивченості явища квантового тунелювання, вченим до останнього часу не було достовірно відомо, скільки часу займає процес переходу частинки крізь бар'єр. Деякі з учених припускали, що тунелювання відбувається миттєво, але це, в свою чергу, означає, що частинка рухається швидше за швидкість світла і вона може стати порушником причинно-наслідкових зв'язків.

Для вимірювання часу квантового тунелювання, дослідники з університету Гріффіта (Griffith University) і австралійського Національного університету "завалили" на атоми водню світло потужного лазера, який випромінює 1000 імпульсів за одну секунду. Це, на думку вчених, повинно було створити правильні умови, при яких електрон може "втекти" з атома і дати можливість виміряти час тунелювання.

В результаті експериментів вчені отримали вражаючі результати. Дуже схоже, що квантове тунелювання відбувається практично миттєво, на цей процес потрібно менше 1.8 аттосекунди (однієї мільярдної частки з однієї мільярдної частки секунди).

Цікавий той факт, що це не перша спроба вимірювання часу квантового тунелювання. У 2017 році дослідники з інституту Макса Планка, Німеччина, використовуючи атоми криптону і аргону, з'ясували, що для тунелювання частинок потрібно близько 180 аттосекунд часу. Тим не менш, вчені вважають, що результати попередніх експериментів могли виникнути помилки через їх складності, пов'язаних з використанням більш складних атомів, ніж атоми водню, у яких є всього один електрон.

"Попередні експерименти не могли дати точного результату" - розповідає Ігор Литвинюк, провідний дослідник, - "По-перше, в них використовувалися досить приблизні моделі, які слабо враховували можливість виникнення взаємодій одного електрона з іншим електроном цього ж атома. І по-друге, в цих експериментах вимірювалася відносна затримка тунелювання електронів з атомів одного виду по відношенню до атомів іншого виду".

Дослідники сподіваються, що їм, нарешті, вдалося вирішити стару фізичну загадку, пов'язану з квантовим туннелированием. Але, з огляду на "істинний дух" непередбачуваною квантової механіки, 100-відсоткової впевненості в достовірності отриманих результатів немає і не може бути ні в якому з випадків.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що вчені змогли телепортувати енергію Сонця.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на сторінку Bigmir)net на Facebook: facebook.com/bigmir.net.

Категория: Обо всем