Оптические решётчатые часы представляют собой одни из самых точных приборов для измерения времени. Атомы, захваченные в оптической решётке, создаваемой пересекающимися лазерными лучами, контролируются с помощью технологий квантовой когерентности, что позволяет фиксировать мельчайшие изменения частоты колебаний и изучать влияние гравитационных эффектов на их энергоуровни.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, время замедляется в сильном гравитационном поле, что приводит к феномену гравитационного красного смещения. Это явление вызывает незначительный сдвиг внутренних энергетических состояний атомов, влияя на ритм их «течения», что становится особенно заметно при высокой точности современных измерительных приборов.
Индивидуальные релятивистские эффекты на атомном уровне изучены достаточно подробно, однако в многотельных квантовых системах, где атомы взаимодействуют и запутываются, проявление гравитационных поправок приобретает новые грани. Вопрос, как взаимодействия между атомами могут нивелировать различия в такте, остаётся одним из наиболее актуальных в современной фундаментальной физике.
Совместное исследование, проведённое группой учёных из JILA, NIST и Университета Колорадо в Болдере под руководством Джуна Йе и Аны Марии Рей, получило значительную поддержку со стороны специалистов из Университета Ганновера, Австрийской академии наук и Университета Инсбрука. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Physical Review Letters, что подчёркивает их важность для мирового научного сообщества.
Обнаружено, что фотон-опосредованные взаимодействия между атомами могут «зафиксировать» их в синхронизированном состоянии, несмотря на склонность гравитационного красного смещения вызывать расхождение в такте. Доктор Чу, первый автор исследования, отметил: «Атомы способны функционировать как единое целое, когда внутренние взаимодействия преодолевают гравитационные различия». Ана Мария Рей добавила, что достижение измеримых релятивистских эффектов стало возможным благодаря новым подходам в управлении оптическими часами.
Проблема обнаружения гравитационных поправок в лабораторных условиях обусловлена их чрезвычайно малой величиной. Использование оптических решётчатых часов, способных одновременно анализировать состояние множества атомов, предоставляет уникальную платформу для исследования взаимодействия общей теории относительности и квантовой механики. В эксперименте атомы обмениваются фотонами через оптический резонатор, что способствует их взаимному «захвату» единством в единый тактовый ритм.
Для исключения влияния внешних шумовых факторов, таких как магнитные градиенты, применяется протокол «дрессировки», позволяющий лазерным светом точно манипулировать внутренними состояниями атомов. Принцип эквивалентности массы и энергии (E = mc²) подразумевает, что атом в возбужденном состоянии обладает немного большей массой, что приводит к изменению его гравитационного потенциала. Майя Миклос поясняет, что изменение суперпозиционных состояний атомов позволяет напрямую регулировать проявление гравитационных эффектов на экспериментальном уровне.
Обмен фотонами между атомами ведёт к их синхронизации даже при наличие индивидуальных различий, вызванных гравитационным красным смещением. Доктор Кюнтае Ким подчёркивает, что такая синхронизация служит прямым показателем баланса между квантовыми взаимодействиями и релятивистскими поправками, позволяя оценить степень квантовой запутанности. Эти наблюдения открывают новые возможности для объединения общей теории относительности с квантовой механикой, что имеет перспективы для развития квантовых вычислений и дальнейших фундаментальных экспериментов в физике.
Изображение носит иллюстративный характер
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, время замедляется в сильном гравитационном поле, что приводит к феномену гравитационного красного смещения. Это явление вызывает незначительный сдвиг внутренних энергетических состояний атомов, влияя на ритм их «течения», что становится особенно заметно при высокой точности современных измерительных приборов.
Индивидуальные релятивистские эффекты на атомном уровне изучены достаточно подробно, однако в многотельных квантовых системах, где атомы взаимодействуют и запутываются, проявление гравитационных поправок приобретает новые грани. Вопрос, как взаимодействия между атомами могут нивелировать различия в такте, остаётся одним из наиболее актуальных в современной фундаментальной физике.
Совместное исследование, проведённое группой учёных из JILA, NIST и Университета Колорадо в Болдере под руководством Джуна Йе и Аны Марии Рей, получило значительную поддержку со стороны специалистов из Университета Ганновера, Австрийской академии наук и Университета Инсбрука. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Physical Review Letters, что подчёркивает их важность для мирового научного сообщества.
Обнаружено, что фотон-опосредованные взаимодействия между атомами могут «зафиксировать» их в синхронизированном состоянии, несмотря на склонность гравитационного красного смещения вызывать расхождение в такте. Доктор Чу, первый автор исследования, отметил: «Атомы способны функционировать как единое целое, когда внутренние взаимодействия преодолевают гравитационные различия». Ана Мария Рей добавила, что достижение измеримых релятивистских эффектов стало возможным благодаря новым подходам в управлении оптическими часами.
Проблема обнаружения гравитационных поправок в лабораторных условиях обусловлена их чрезвычайно малой величиной. Использование оптических решётчатых часов, способных одновременно анализировать состояние множества атомов, предоставляет уникальную платформу для исследования взаимодействия общей теории относительности и квантовой механики. В эксперименте атомы обмениваются фотонами через оптический резонатор, что способствует их взаимному «захвату» единством в единый тактовый ритм.
Для исключения влияния внешних шумовых факторов, таких как магнитные градиенты, применяется протокол «дрессировки», позволяющий лазерным светом точно манипулировать внутренними состояниями атомов. Принцип эквивалентности массы и энергии (E = mc²) подразумевает, что атом в возбужденном состоянии обладает немного большей массой, что приводит к изменению его гравитационного потенциала. Майя Миклос поясняет, что изменение суперпозиционных состояний атомов позволяет напрямую регулировать проявление гравитационных эффектов на экспериментальном уровне.
Обмен фотонами между атомами ведёт к их синхронизации даже при наличие индивидуальных различий, вызванных гравитационным красным смещением. Доктор Кюнтае Ким подчёркивает, что такая синхронизация служит прямым показателем баланса между квантовыми взаимодействиями и релятивистскими поправками, позволяя оценить степень квантовой запутанности. Эти наблюдения открывают новые возможности для объединения общей теории относительности с квантовой механикой, что имеет перспективы для развития квантовых вычислений и дальнейших фундаментальных экспериментов в физике.
