Aephraim Steinbergแห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโตและเพื่อนร่วมงานได้วัดเวลาที่ใช้สำหรับอะตอมในการขุดอุโมงค์ทางกลควอนตัมผ่านอุปสรรคด้านพลังงาน ทีมงานได้สังเกตอะตอมที่เย็นจัดซึ่งเจาะอุโมงค์ผ่านลำแสงเลเซอร์ และการทดลองของพวกมันให้เบาะแสที่สำคัญในความลึกลับอันยาวนานในฟิสิกส์ควอนตัม การขุดอุโมงค์ควอนตัมเกี่ยวข้องกับอนุภาคที่ผ่านกำแพงพลังงาน
แม้จะไม่มีพลังงานที่จำเป็นในการเอาชนะสิ่งกีดขวาง
ตามที่กำหนดโดยฟิสิกส์คลาสสิก ปรากฏการณ์นี้ไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ทางทฤษฎี แต่ก็สนับสนุนเทคโนโลยีที่ใช้งานได้จริงตั้งแต่การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์ในอุโมงค์ไปจนถึงหน่วยความจำแฟลช
มีการโต้เถียงกันมานานเกี่ยวกับระยะเวลาที่ใช้ในการข้ามสิ่งกีดขวาง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นวิถีแบบดั้งเดิม ปัญหานี้เกิดขึ้นเนื่องจากกลศาสตร์ควอนตัมเองไม่มีใบสั่งยาสำหรับมันKaren Hatsagortsyanจากสถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์นิวเคลียร์ในไฮเดลเบิร์กประเทศเยอรมนีอธิบาย “คำจำกัดความจำนวนมากได้รับการประดิษฐ์ขึ้น แต่อธิบายกระบวนการเจาะอุโมงค์จากมุมมองที่ต่างกัน” เขากล่าว “และความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาไม่ง่ายและตรงไปตรงมา”
ริ้วมุมHatsagortsyan มีส่วนร่วมในการทดลองเมื่อเร็ว ๆ นี้หลายครั้งซึ่งมองไปที่อิเล็กตรอนที่หนีออกจากอะตอมโดยการไอออไนเซชันที่เกิดจากแสงในสนามไฟฟ้าแรงซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนที่เจาะอุโมงค์ผ่านสิ่งกีดขวางเป็น “แพ็คเก็ตคลื่น” ด้วยช่วงความเร็ว การทดลองเหล่านี้ใช้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า angular streaking ซึ่งสร้าง “นาฬิกา” ชนิดหนึ่งที่สามารถวัดอุโมงค์ได้อย่างแม่นยำถึง attoseconds (10 -18 s)
เนื่องจากจุดสูงสุดของแพ็กเก็ตคลื่นเกิดจากเอฟเฟกต์
การรบกวน พฤติกรรมของมันจึงไม่เป็นไปตามสัญชาตญาณแบบคลาสสิกของเรา: ดูเหมือนว่าจะเคลื่อนจากด้านหนึ่งของบาเรียไปยังอีกด้านหนึ่งได้เร็วกว่าแสง โดยขัดต่อทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ นี่เป็นเพราะว่า “ไม่มี ‘กฎหมาย’ ที่เชื่อมระหว่างยอดขาเข้าและขาออก” Steinberg กล่าว “แม้ว่าจุดสูงสุดจะปรากฏที่เอาต์พุตก่อนที่อินพุตจะมาถึง ไม่ได้หมายความว่าสิ่งใดเดินทางเร็วกว่าแสง”
อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่สอดคล้องกับภาพที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้จริงๆ ว่าเวลาในการเจาะอุโมงค์คืออะไรอเล็กซานดรา แลนด์สแมนจากสถาบันมักซ์พลังค์สำหรับฟิสิกส์ของระบบที่ซับซ้อนในเดรสเดน ซึ่งเป็นผู้นำในการศึกษาเกี่ยวกับไอออไนเซชัน “attoclock” อื่นๆ ของ อุโมงค์ แต่เป็นวิธี “เลือกคำจำกัดความทางกายภาพที่ ‘ถูกต้อง’ ของเวลาในการเจาะอุโมงค์จากข้อเสนอที่แข่งขันกันจำนวนหนึ่ง” เธอกล่าว
ความขัดแย้งมากกว่าฉันทามติแต่การทดลองเหล่านี้ดูเหมือนจะสร้างความขัดแย้งมากกว่าฉันทามติ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะยังไม่ชัดเจนว่าจะกำหนดเวลาที่อุโมงค์ “เริ่มต้น” ได้อย่างไร เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมงานส่วนใหญ่ที่มหาวิทยาลัยกริฟฟิธในเมืองนาธาน ประเทศออสเตรเลีย ได้ข้อสรุปจากแนวทางเดียวกันกับที่อนุภาคอาจเจาะอุโมงค์ในทันทีทันใด
ทั้งหมดอาจเป็นคำถามเกี่ยวกับคำจำกัดความ Steinberg กล่าวว่า “บางครั้ง” “มีปริมาณที่คุณสามารถวัดได้หลายวิธี และเนื่องจากทั้งหมดให้คำตอบเดียวกันแบบคลาสสิก เราคิดว่าการวัดที่แตกต่างกันเหล่านี้กำลังตรวจสอบสิ่งเดียวกัน” แต่ไม่จำเป็น ในกรณีนี้ “การวัดสองแบบที่แตกต่างกันซึ่งเราคาดว่าจะเปิดเผย ‘ เวลา ในการ เจาะอุโมงค์’ สามารถให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันได้”
แต่ “แม้ว่าจะไม่มี เวลาเจาะอุโมงค์ เพียงครั้งเดียว
แต่ก็ไม่มีทางเลือกมากมาย” Steinberg กล่าวเสริม “อาจมีช่วงเวลาสองหรือสามช่วงเวลา และเราจำเป็นต้องทำงานเพื่อทำความเข้าใจว่าแต่ละช่วงเวลาอธิบายอะไร”
ทีมของ Steinberg เข้าถึงปัญหาโดยการวัดคำจำกัดความของเวลาในอุโมงค์ซึ่งกำหนดโดยนาฬิกาภายในชนิดหนึ่งในอนุภาคเอง สำหรับอนุภาค พวกเขาใช้กลุ่มเมฆที่มีอะตอมรูบิเดียมเย็นจัดประมาณห้าถึงหมื่นอะตอมที่ขับเคลื่อนอย่างแผ่วเบาไปยังสิ่งกีดขวางที่เกิดจากลำแสง
นาฬิกาหมุนอะตอมแต่ละตัวมีสปินที่เมื่อวางไว้ในสนามแม่เหล็กจะหมุน (พรีเซส) ที่ความถี่ที่ทราบซึ่งเป็นนาฬิกาที่ฟ้อง อุปกรณ์ถูกจัดเรียงเพื่อให้อนุภาคได้สัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพภายในตัวกั้นเท่านั้น โดยการวัดว่าทิศทางการหมุนของพวกมันเปลี่ยนแปลงไปมากเพียงใดเมื่ออะตอมออกจากสิ่งกีดขวาง พวกเขาจะได้รับการวัดว่าอนุภาคใช้เวลา “ภายใน” อุปสรรคนานแค่ไหน
เสนอเมื่อกว่า 50 ปีที่แล้วโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียสองคน ทีมของ Steinberg ได้สร้างการทดลองโดยใช้อะตอมที่ใช้สถานะรวมที่เรียกว่า Bose-Einstein condensate (BEC) ซึ่งอธิบายโดยกลศาสตร์ควอนตัม อะตอมมีความยาวคลื่นควอนตัมค่อนข้างยาว – หนึ่งไมครอนหรือมากกว่านั้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถเจาะทะลุสิ่งกีดขวางที่ค่อนข้างกว้างได้ โดยมีเวลาผ่านยาวประมาณหนึ่งมิลลิวินาทีหรือมากกว่านั้น – ซึ่งสามารถวัดได้อย่างแม่นยำ “เราต้องการอนุภาคที่มีสถานะเริ่มต้นที่มีการควบคุมอย่างดีและมีความยาวคลื่นที่ยาวมาก” Steinberg กล่าว “บีอีซีเป็นวิธีที่เหมาะที่จะสร้างสิ่งนี้”
“จริง ๆ แล้ว เมื่อเราเริ่มการทดลองเหล่านี้” เขากล่าวเสริมว่า “ส่วนหนึ่งฉันแค่อยากเห็นด้วยตาของเราเองว่าอนุภาคประกอบที่มีนิวคลีออน 87 นิวคลีออนและ 37 อิเล็กตรอน [นั่นคืออะตอมของรูบิเดียม] สามารถเจาะอุโมงค์ข้ามสิ่งกีดขวางได้จริงๆ ใหญ่กว่าอะตอม 10,000 เท่า”
แหนบเลเซอร์ในการสร้างสิ่งกีดขวางและให้อะตอมกระทบกับมัน ทีมงานได้ใช้ลำแสงเลเซอร์สองอัน “เรา Bose ควบแน่นภายในลำแสง ‘แหนบเลเซอร์’ ที่สวยงาม ซึ่งทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่นแบบออปติคัล” Steinberg กล่าว จากนั้นพวกเขาก็ใช้สนามแม่เหล็กเพื่อให้อะตอมผลักเข้าหาสิ่งกีดขวางเล็กน้อย โดยเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่กี่มิลลิเมตรต่อวินาที
Credit : berrychampdebataille.org buycoachfactoryoutlets.net canadagenerictadalafil.net canadapropeciageneric.net canadiangenericcialis.net
