Conseguiram medir o tempo passado num salto quantico

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Conseguiram medir o tempo passado num salto quantico

Mensagempor Xevious » 24 Nov 2016, 13:59

Eles conseguiram medir o tempo em um momento quântico

Os cientistas têm sido capazes de medir quanto tempo um dos processos físicos mais curtos: saltos quânticos. Até agora, nunca foi capaz de medir algo tão extremamente breves experiências

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Quando um fóton atinge um átomo de hélio, um salto quântico ocorre e um elétron é liberado, de modo que o hélio é ionizado. Isso ocorre em alguns attosegundos.

O tempo é um dos mistérios mais profundos do universo. Embora as leis fundamentais da física não fazem distinção entre passado e futuro, como Sean Carroll, um físico do California Institute of Technology (Caltech), diz que o tempo é como uma seta que aponta sempre para o futuro, por algum motivo oculto. Segundo Ludwig Boltzmann a causa pode estar relacionada com o aumento espontâneo da desordem no universo, entropia. Mas apesar das tentativas de Boltzmann, ainda não sabemos por que o Big Bang começou com um estado limpo e compacto energia, (o mínimo transtorno possível), e por que, desde então, tudo o que vai para a frente no tempo e nunca volta.

Se a causa do que hora de ir para a frente é fugaz, por isso é o comprimento de um instante. Como precisamente pode ser medido? Existe uma medida perfeita e objetiva? O limite teórico é no tempo de Planck (o tempo que um fotão viaja uma distância de Planck, a qual é por sua vez o comprimento mínimo em que os efeitos da gravidade quântica começar a operar), mas realmente não sei : a resposta para este enigma parece para estar entre física e filosofia. Felizmente mecânica quântica segunda-feira permitiu medir com precisão um dos poucos momentos até agora. Especificamente, os cientistas da Universidade Técnica de Viena, mediram a duração de um salto quântico, um fenômeno achava que estava acontecendo instantaneamente, há alguns anos, mas cuja duração foi agora estabelecida em torno de cinco attosecond (um attosecond é 10 ^ -18 segundos, enquanto que um milésimo de segundo é de 10 ^ -3 segundos). Suas descobertas foram publicadas na 'Nature Physics ".

" O avanço mais importante deste estudo é a precisão que tem sido alcançado e que tem provado para ser uma excelente confirmação entre experimentos e teoria ", explicou ABC Renate Pazourek, co-autor o estudo e um pesquisador da Universidade de Tecnologia de Viena. Os experimentos foram realizados no "Instituto Max Planck de Óptica Quântica" (Munique, Alemanha), e também participou pesquisadores do Departamento de Física Teórica da Matéria Condensada da Universidade Autónoma de Madrid (UAM).

Como mencionado, embora ele é conhecido que existem ainda mais efêmera processos físicos no campo da física de alta energia, até agora ele nunca foi capaz de medir com experimentos algo tão muito curto.

Saltos dentro dos átomos

Estes saltos são medidos são mudanças muito rápidas no estado eles são dadas em partículas quânticas (tais como fótons, partículas de luz). Ocorrer, por exemplo, quando um átomo absorve um fóton, e por causa de que a mudança ocorra. Seus elétrons saltam para um estado de energia mais elevado (é semelhante ao que acontece quando a luz aquece um objeto)

Desta vez, os cientistas analisaram este fenômeno em átomos de hélio, um bastante simples, porque apenas os átomos têm dois elétrons. Mais especificamente, eles viram o que aconteceu quando estes átomos foram atingidos por um pulso de laser. Quando isso acontece, o hélio perde uma das suas electrões (que dizem ser ionizado), e, em seguida, o átomo começa a comportar-se de outra forma (entre outras coisas, adquire grande avidez para atrair outros electrões).

Neste caso, graças a pulsos de laser ultracurtos, os cientistas foram capazes de medir estruturas temporárias quase instantânea, e, assim, descobrir que este salto de elétrons ocorre dentro attosecond.

"a precisão do experimento é melhor do que um attosecond", disse Pazourek. "Esta é a medida mais precisa até que um salto quântico."

Para fazer esta medição, os cientistas se aproveitou de uma propriedade dos dois elétrons de hélio. Ambos estão correlacionados e ligados por leis da física quântica, que não são partículas independentes. Assim, quando o laser atinge o átomo e um elétron é "expulso" do outro elétron ganha um pouco de energia laser. "Este permanece no átomo, mas em um estado mais elevado de energia , " disse Stefan Nagele, em um comunicado.

Graças a isso, também descobriu outra coisa. O tempo necessário para saltos quânticos não é sempre o mesmo. Quando os elétrons ganham energia, o processo é mais rápido (dura cinco attosecond) que quando perdido.

Em conclusão, os cientistas acreditam que esta experiência fornece novas pistas sobre a física das escalas de tempo ultracurtos. Efeitos que até a algumas décadas atrás se pensava que aconteceu em um instante, mas agora eles podem ser medidos, calculados e controlados. Isso pode ajudar você a entender melhor as leis básicas da natureza, e, talvez, abrir novas possibilidades de manipular a matéria na sua escala quântica. Ele parece ser uma questão de tempo.

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Johannes Feist fala sobre o "tempo de quantum"

Outro dos cientistas que participaram desta pesquisa é Johannes Feist, um investigador no Departamento de Física Teórica da Matéria Condensada da Universidade Autónoma de Madrid (UAM ). Através de e-mail, respondeu a algumas perguntas sobre a sua área de trabalho (entre outras coisas, a física de attosecond):

Que aplicações práticas têm para medir períodos de tempo tão curto?

Esta é uma completamente nova ferramenta de informação sobre o comportamento da matéria, e em electrões particulares. Portanto, permite-nos para abrir uma nova janela para o mundo microscópico. Dito isto, por agora é um "fundamental" ferramenta, mas não tem aplicação prática direta (como quase sempre em pesquisa fundamental).

Como você definir a escala de tempo da mecânica quântica?

Nas escalas de tempo jogando o papel nesta experiência, o próprio tempo comporta-se como no mundo clássico. Embora seja o período mais curto foi medido diretamente até o momento (para o meu conhecimento), o problema não é a forma como a definir o tempo em si, mas sim definir o que chamamos de um "salto quântico", ou mais precisamente, como para definir a sua duração.

o que é o mais curto período de tempo possível? (Talvez o assim - ? Chamado de tempo de Planck)

Para meu conhecimento, não é nenhuma resposta para esta pergunta. tempo de Planck é uma escala de tempo que está relacionado com os limites das teorias físicas mais fundamentais que temos. Mas você não pode dizer que é o mais curto espaço de tempo possível. Eu realmente não sei.

Felizmente, a escalas de tempo que discutimos neste artigo (o attosecond e até mesmo zeptosegundos) são muitos mais do que o tempo de Planck, e sem problemas com o próprio tempo - "apenas" como para medir tão pouco tempo, e como para entender o que estamos medindo.

fonte: Taringa
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