PHYSICS: भौतिकविदों ने समय मापने का एक बिल्कुल नया तरीका खोज निकाला

PHYSICS/SCIENCE/विज्ञान : टिक-टिक करती घड़ियों और दोलनशील पेंडुलम की हमारी दुनिया में समय बीतने का निर्धारण ‘तब’ और ‘अब’ के बीच सेकंड गिनने जैसा सरल मामला है। हालांकि, भिनभिनाते Electrons के क्वांटम पैमाने पर, ‘तब’ का हमेशा अनुमान नहीं लगाया जा सकता है। इससे भी बदतर, ‘अब’ अक्सर अस्पष्टता की धुंध में धुंधला हो जाता है। स्टॉपवॉच कुछ परिदृश्यों के लिए काम नहीं करने वाली है। स्वीडन में उप्साला विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा 2022 के एक अध्ययन के अनुसार, क्वांटम कोहरे के आकार में ही एक संभावित समाधान पाया जा सकता है। राइडबर्ग अवस्था नामक किसी चीज़ की तरंग जैसी प्रकृति पर उनके प्रयोगों ने समय को मापने का एक नया तरीका खोजा, जिसके लिए सटीक शुरुआती बिंदु की आवश्यकता नहीं होती है।

राइडबर्ग परमाणु कण साम्राज्य के अति-फुलाए हुए गुब्बारे हैं। हवा के बजाय लेजर से फुलाए गए इन परमाणुओं में अत्यधिक उच्च ऊर्जा अवस्थाओं में इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो नाभिक से दूर परिक्रमा करते हैं। बेशक, लेजर के हर पंप को कार्टून के आकार में परमाणु को फुलाने की ज़रूरत नहीं होती। वास्तव में, लेजर का उपयोग नियमित रूप से विभिन्न उपयोगों के लिए इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा अवस्थाओं में गुदगुदाने के लिए किया जाता है। कुछ अनुप्रयोगों में, समय बीतने सहित इलेक्ट्रॉन की स्थिति में होने वाले परिवर्तनों की निगरानी के लिए एक दूसरे लेजर का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इन ‘पंप-जांच’ तकनीकों का उपयोग कुछ Ultrafast Electronics की गति को मापने के लिए किया जा सकता है। परमाणुओं को राइडबर्ग अवस्थाओं में लाना इंजीनियरों के लिए एक आसान तरकीब है, खासकर जब क्वांटम कंप्यूटर के लिए नए घटकों को डिज़ाइन करने की बात आती है। कहने की ज़रूरत नहीं है कि भौतिकविदों ने राइडबर्ग अवस्था में धकेले जाने पर इलेक्ट्रॉनों के घूमने के तरीके के बारे में काफ़ी जानकारी एकत्र की है।

क्वांटम जानवर होने के नाते, हालांकि, उनकी हरकतें एक छोटे से अबेकस पर सरकते मोतियों की तरह कम और रूलेट टेबल पर एक शाम की तरह ज़्यादा होती हैं, जहाँ गेंद का हर रोल और उछाल एक ही मौके के खेल में निचोड़ा जाता है। राइडबर्ग इलेक्ट्रॉन रूलेट के इस जंगली खेल के पीछे गणितीय नियम पुस्तिका को राइडबर्ग वेव पैकेट के रूप में संदर्भित किया जाता है। वास्तविक तरंगों की तरह, एक स्थान पर एक से अधिक राइडबर्ग वेव पैकेट के तरंगित होने से हस्तक्षेप पैदा होता है, जिसके परिणामस्वरूप तरंगों के अनूठे पैटर्न बनते हैं एक ही परमाणु तालाब में पर्याप्त रिडबर्ग तरंग पैकेट डालें, और वे अद्वितीय पैटर्न प्रत्येक तरंग पैकेट को एक दूसरे के अनुसार विकसित होने में लगने वाले अलग-अलग समय का प्रतिनिधित्व करेंगे। यह समय के बहुत ही ‘फिंगरप्रिंट’ थे जिन्हें प्रयोगों के इस सेट के पीछे के भौतिकविदों ने परीक्षण करने के लिए निर्धारित किया था, यह दिखाते हुए कि वे क्वांटम टाइमस्टैम्पिंग के रूप में काम करने के लिए पर्याप्त सुसंगत और विश्वसनीय थे।

उनके शोध में लेजर-उत्तेजित हीलियम परमाणुओं के परिणामों को मापना और उनके निष्कर्षों को सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के साथ मिलान करना शामिल था ताकि यह दिखाया जा सके कि उनके हस्ताक्षर परिणाम समय की अवधि के लिए कैसे खड़े हो सकते हैं। स्वीडन के उप्साला विश्वविद्यालय की भौतिक विज्ञानी मार्टा बेरहोल्ट्स, जिन्होंने टीम का नेतृत्व किया, ने 2022 में न्यू साइंटिस्ट को समझाया, “यदि आप काउंटर का उपयोग कर रहे हैं, तो आपको शून्य को परिभाषित करना होगा। आप किसी बिंदु पर गिनती शुरू करते हैं।” “इसका लाभ यह है कि आपको घड़ी शुरू करने की आवश्यकता नहीं है – आप केवल हस्तक्षेप संरचना को देखते हैं और कहते हैं ‘ठीक है, यह 4 नैनोसेकंड हो गया है।'” विकसित हो रहे राइडबर्ग तरंग पैकेटों की एक गाइडबुक का उपयोग पंप-जांच स्पेक्ट्रोस्कोपी के अन्य रूपों के संयोजन में किया जा सकता है जो घटनाओं को छोटे पैमाने पर मापते हैं, जब अब और तब कम स्पष्ट होते हैं, या मापने के लिए बहुत असुविधाजनक होते हैं। महत्वपूर्ण बात यह है कि किसी भी फिंगरप्रिंट को समय के लिए शुरुआती और रुकने वाले बिंदु के रूप में काम करने के लिए तब और अब की आवश्यकता नहीं होती है। यह एक अज्ञात धावक की दौड़ को निर्धारित गति से दौड़ने वाले कई प्रतियोगियों के खिलाफ मापने जैसा होगा। पंप-जांच परमाणुओं के नमूने के बीच हस्तक्षेप करने वाले राइडबर्ग राज्यों के हस्ताक्षर की तलाश करके, तकनीशियन केवल 1.7 ट्रिलियन सेकंड के क्षणभंगुर घटनाओं के लिए टाइमस्टैम्प का निरीक्षण कर सकते हैं। भविष्य के क्वांटम वॉच प्रयोग हीलियम को अन्य परमाणुओं से बदल सकते हैं, या यहां तक ​​कि विभिन्न ऊर्जाओं के लेजर पल्स का उपयोग करके, स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला के अनुरूप टाइमस्टैम्प की गाइडबुक को व्यापक बना सकते हैं। By Research.

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