Um professor de física da Universidade da Califórnia, em Berkeley, Holger Müller, encontrou uma nova maneira de medir o tempo.
Aproveitando-se do fato de que, na natureza, a matéria pode ser uma partícula e uma onda, ele descobriu uma maneira de contar o tempo contando as oscilações de uma onda de matéria.
A frequência da onda da matéria é de 10 mil milhões de vezes maior do que a da luz visível.
"A rocha é um relógio, por assim dizer", disse Müller.
Post-doc Shau-Yu Lan, estudante de pós-graduação Pei-Chen Kuan e professor assistente Holger Müller com alguns de seus aparato experimental para a criação de um relógio de Compton. Imagem cedida por Damon Inglês, UC Berkeley.
"Quando eu era muito jovem e leitura de livros de ciência, sempre me perguntei por que não havia explicação muito pouco do que é o tempo."
"Desde então, eu sempre me perguntei, 'O que é a coisa mais simples que pode medir o tempo, o sistema mais simples que se sente a passagem do tempo?" Agora nós temos um limite superior: uma única partícula maciça é suficiente ".
Müller e seus colegas descrevem como UC Berkeley para contar o tempo usando apenas a onda de matéria de um átomo de césio e referem-se o método como um relógio Compton pois baseia-se na frequência de Compton chamado de uma onda de matéria.
| Relógio Müller Compton ainda é 100 milhões de vezes menos precisa do que os melhores de hoje os relógios atômicos, que empregam íons de alumínio, mas o aprimoramento da técnica pode aumentar a sua precisão ao dos relógios atômicos, incluindo os relógios de césio agora utilizadas para definir o segundo, de acordo com Müller . Dois anos atrás, ele encontrou uma maneira de usar ondas de matéria para confirmar redshift gravitacional de Einstein - que é, que o tempo fica mais lento em um campo gravitacional e ele construiu um interferômetro átomo que trata átomos como ondas e as medidas de sua interferência. "Naquele tempo, eu pensei que esta aplicação muito, muito especializado de ondas de matéria como relógios foi", disse Müller. |
"Quando você faz um relógio de pêndulo, há um pêndulo e um relógio que conta as oscilações do pêndulo. Então você precisa de algo que baloiços e um mecanismo de relógio para fazer um relógio. Havia nenhuma maneira de fazer um relógio de ondas de matéria, porque a sua oscilação freqüência é 10 bilhões de vezes maior do que até mesmo as oscilações da luz visível. "
O ano passado, Müller decidiu combinar duas técnicas bem conhecidas para criar um tal mecanismo de relógio e explicitamente demonstrar que a frequência Compton de uma partícula única é, de facto, útil como uma referência para um relógio.
Na relatividade, o tempo diminui para objetos em movimento, de modo que um gêmeo que voa para uma estrela distante e os retornos serão mais jovem do que o gêmeo que ficou para trás. Este é o chamado paradoxo gêmeo.
Quantum mecanicamente, a massa pode ser utilizada para medir o tempo e vice-versa.
Da mesma forma, um átomo de césio que se afasta e retorna é mais jovem do que aquele que está ainda.Como resultado, a onda de matéria em movimento césio terá oscilado menos vezes.
A freqüência diferença seria em torno de 100 mil a menos por fora oscilações segunda de 10 milhões de bilhões de bilhões de oscilações (3 x 1025 por um átomo de césio), pode ser mensurável.
Müller poderia medir esta diferença, permitindo que as ondas de matéria dos átomos de césio fixos e móveis de interferir em um interferômetro átomo. O movimento foi causado por saltando fótons de um laser fora dos átomos de césio.
Usando um pente de frequência óptica, ele sincronizado o feixe de laser no interferômetro com a frequência de diferença entre as ondas de matéria, de modo que todas as frequências foram referenciados apenas à onda de matéria em si.
E sobre a pergunta: O que é o tempo?
"Eu não acho que ninguém nunca vai ter uma resposta final, mas sabemos um pouco mais sobre suas propriedades. Tempo é físico, logo que há uma partícula maciça, mas definitivamente é algo que não exige mais do que uma partícula maciça para a sua existência. Sabemos que uma partícula sem massa, como um fóton, não é suficiente ", diz Holger Müller.
Müller espera para empurrar sua técnica para partículas ainda menores, tais como elétrons ou pósitrons mesmo, em último caso, a criação de um relógio de antimatéria.
Ele está esperançoso de que um dia ele vai ser capaz de dizer o tempo usando as flutuações quânticas no vácuo.
O documento foi publicado no 11 de janeiro edição da revista Ciência
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