O echipă de cercetători de la Universitatea Uppsala din Suedia a propus o metodă complet diferită de a măsura timpul — una care nu are nevoie de un punct de plecare. Prin studierea unor stări cuantice speciale ale atomilor, numite stări Rydberg, fizicienii au identificat „amprente temporale” care pot fi folosite pentru a cronometra evenimente fără să fie nevoie să pornească un ceas, informează Sciencealert.
Coordonatoarea echipei, Marta Berholts, a explicat într-un interviu pentru New Scientist că metoda propusă funcționează prin analizarea modului în care interferează pachetele de unde Rydberg — adică forma în care electronii se mișcă în jurul nucleului atunci când sunt excitați de un laser. Aceste interferențe generează modele unice de unde, iar fiecare model corespunde unei durate exacte de timp.
„Dacă folosești un cronometru clasic, trebuie să definești un punct zero. Trebuie să știi când începi. Avantajul metodei noastre este că nu trebuie să pornești ceasul. Te uiți la structura interferenței și spui: ‘Au trecut patru nanosecunde’”, a explicat Berholts.
Atomii Rydberg sunt, în termeni simpli, atomi extrem de „umflați”, în care electronii au fost împinși pe orbite foarte îndepărtate de nucleu, prin expunere la lasere. Acești atomi nu doar că oferă o imagine spectaculoasă a comportamentului cuantic, dar sunt și extrem de utili în cercetarea noilor tehnologii, mai ales în domeniul calculatoarelor cuantice.
Când mai multe pachete de unde Rydberg coexistă în același „spațiu atomic”, ele interferează între ele și creează modele complexe, asemănătoare unor „amprente” temporale. Aceste modele pot fi înregistrate și interpretate pentru a măsura durata unui eveniment, chiar și în lipsa unui reper clar de început.
Experimentul a fost realizat pe atomi de heliu excitați cu laser, iar rezultatele au fost comparate cu predicțiile matematice teoretice. S-a demonstrat că aceste modele de interferență sunt suficient de stabile și precise pentru a fi folosite ca metode de măsurare a timpului.
Cercetătorii susțin că această metodă poate permite măsurători extrem de fine, până la 1,7 trilioane de secunde (adică 1,7 femtosecunde). Este o performanță crucială pentru domenii în care „acum” și „atunci” sunt greu de definit, cum ar fi spectroscopia cu laser ultrarapid, fizica particulelor sau simulările cuantice.
Această descoperire ar putea fi piatra de temelie pentru dezvoltarea unui nou tip de „ceas cuantic” — un instrument capabil să cronometreze evenimente la nivel microscopic, fără să necesite o pornire manuală sau un reper absolut. În viitor, cercetătorii intenționează să testeze aceeași metodă folosind alți atomi în loc de heliu sau pulsuri laser cu energii diferite, pentru a extinde ghidul de „amprente temporale” și la alte condiții experimentale.
Astfel, în loc să măsurăm timpul ca o linie între două puncte fixe, am putea învăța să-l recunoaștem după forma pe care o lasă în structura materiei — o abordare poetică, dar totodată extrem de precisă, născută din lumea fascinantă a fizicii cuantice.
