Måling af hvor lang tid kvantetunnel tager

Et team af forskere ved University of Toronto har fundet en måde at måle, hvor lang tid kvantetunnel tager. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen beskriver eksperimenter, de udførte, og det resultat, de fandt, når de forsøgte at måle, hvor lang tid kvantetunnel tager under visse omstændigheder.

På en måde, kvantetunnel er enkel - det er et fænomen, hvor en partikel passerer gennem en energibarriere på trods af manglende energi til at gøre det. Forskere ved ikke rigtigt, hvordan det fungerer, men har alligevel fundet anvendelser til det - som at lave scanning af tunnelmikroskoper. En faktor for kvantetunnel, der er blevet debatteret af fysikere i løbet af det sidste århundrede, er hvor lang tid det tager for en partikel at passere gennem en energibarriere.

Vanskeligheden ved at besvare dette spørgsmål ligger i selve definitionen af ​​tid, og hvordan det gælder kvantetunnel. I denne nye indsats, forskerne tog en forenklet tilgang til at måle, hvor lang tid det tager for en type partikel (et rubidiumatom) at passere gennem en meget specifik form for energibarriere (en laserstråle). "Uret" i deres eksperimenter var centrifugeringen af ​​de anvendte rubidiumatomer - da varigheden af ​​deres centrifugering er en kendt mængde, de kan bruges som ure ved at måle, hvor meget spin der sker, mens de udsættes for test - såsom at passere gennem en laserstråle. Dermed, alt forskerne skulle gøre var at notere den aktuelle spin -tilstand for atomet, før det kom ind i strålen og derefter måle det igen, da det forlod.

Udførelsen af ​​planen indebar fangst af en sky af rubidiumatomer ved hjælp af en laserstråle og derefter brug af den samme laserstråle til at flytte atomerne ind på stien til en anden laserstråle - og måle deres spin på hver side af den anden stråle. For at gøre det lettere at måle atomernes spin, forskerne ultrakølede først skyen, inden de sendte dem gennem energibarrieren. Måling af ændringen i spin viste, at tunnelleringen tog cirka 0,62 millisekunder.

Ved yderligere undersøgelser, forskerne vil gerne lære mere om atomernes bane, når de bevæger sig gennem barrieren - og de bemærker også, at nogle teorier har antydet, at partikler kan bevæge sig gennem en barriere uden nogensinde at have passeret gennem dens indre.

© 2020 Science X Network