Phát hiện phương pháp đo thời gian hoàn toàn mới

GIA MINH

TTO - Đồng hồ bấm giờ lượng tử mới này làm bằng tia laser và nguyên tử heli, có thể đo thời gian đã trôi qua với độ chính xác hoàn toàn mà không cần đếm giây như các loại đồng hồ khác.

Các nhà khoa học đã phát minh cách đo thời gian mới - Ảnh: SHUTTERSTOCK

Cho đến nay, nhân loại vẫn sử dụng các loại đồng hồ truyền thống và cả đồng hồ nguyên tử làm phương tiện đo thời gian. Ví dụ đếm số giây trôi qua khi một người chạy.

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu làm việc tại Đại học Uppsala ở Thụy Điển đã phát hiện ra một phương pháp mới để đo thời gian. Họ đã công bố công trình của mình trên tạp chí khoa học Physical Review Letters.

Theo trang Phys.org, các nhà nghiên cứu đã sử dụng bản chất giống như sóng của các trạng thái Rydberg để đo thời gian.

Nguyên tử Rydberg là những nguyên tử được bắn bằng tia laser để đẩy các điện tử của chúng lên trạng thái năng lượng cực cao, điều này cũng đẩy các điện tử ra xa hạt nhân hơn. Cách các electron chuyển động được mô tả là trạng thái Rydberg của chúng và cách đặc trưng toán học của chúng được gọi là gói sóng.

Cũng giống như sóng thực trong ao, khi có nhiều hơn một gói sóng Rydberg lăn tăn trong một không gian sẽ tạo ra sự giao thoa, dẫn đến các kiểu gợn sóng độc đáo. Ném các gói sóng Rydberg vào cùng một nguyên tử heli và các mẫu độc đáo đó sẽ đại diện cho từng thời gian riêng biệt.

Chính những 'dấu vân tay' của thời gian này được các nhà vật lý kiểm tra, cho thấy chúng đủ nhất quán và đáng tin cậy để đóng vai trò như một dạng dấu thời gian lượng tử.

Nghiên cứu giải thích: không giống bất kỳ loại đồng hồ nào khác, chiếc đồng hồ lượng tử này không sử dụng bộ đếm và hoàn toàn là cơ lượng tử về bản chất.

Nhà vật lý Marta Berholts đã dẫn đầu cuộc thí nghiệm khoa học đo thời gian, giải thích với tạp chí New Scientist: "Lợi ích của việc này là bạn không cần phải khởi động đồng hồ - bạn chỉ cần nhìn vào cấu trúc giao thoa và nói 'được rồi, nó đã 4 nano giây".

Các thí nghiệm đồng hồ lượng tử trong tương lai có thể thay thế heli bằng các nguyên tử khác, hoặc thậm chí sử dụng xung laser có năng lượng khác nhau, để mở rộng dấu thời gian cho phù hợp với nhiều điều kiện hơn.

Phương pháp đo thời gian này chính xác hơn đồng hồ bấm giờ thông thường.

Trước mắt, loại đồng hồ này có thể hữu ích cho một số thí nghiệm lượng tử khó đo lường. Chẳng hạn, nó có thể giúp các nhà khoa học đo được những khoảnh khắc nhỏ tới 1,7 phần nghìn tỉ giây.