Hunter
Időmérés anyaghullámokkal
Részben óra, részben mérleg, mi az? Nos, egy újonnan kifejlesztett atomóráról beszélünk, ami egyetlen atom tömege alapján méri az időt.
Az óra ötlete abból a kvantum alapelvből ered, mely szerint az anyag lehet részecske és hullám is, maga az óra pedig egy anyaghullám oszcillációinak megszámlálásán alapul. A Science-ben megjelent tanulmányt sok vita övezi, azonban sokkal pontosabb mérést biztosíthat a tudósok számára mind az időt, mind a tömeget illetően. "Ez az első óra, ami egyetlen részecskén alapul" - mondta a kutatás vezetője, Holger Müller, a kaliforniai Berkeley Egyetem fizikusa. "Ketyegési ütemét csupán a részecske tömege határozza meg"
Esetünkben Müller és munkatársai azt akarták megállapítani, milyen gyakran oszcillál egy atomot megtestesítő hullám. Ez az érték a kvantummechanikában elválaszthatatlanul kapcsolódik az atom tömegéhez. Müller tervének egyik fő akadálya az a tény volt, hogy az anyag hullámainak rezgési frekvenciáját lehetetlen közvetlenül mérni. Ezeknek a hullámoknak a frekvenciája megközelítőleg 10 sup 25 hertz, tízmilliárdszor magasabb, mint a látható fény hullámaié, ezért Müller és csapata előálltak egy berendezéssel, ami két hullám sorozatot hoz létre - egy fix cézium atomét és egy mozgásban lévő cézium atomét. A kutatók megmérték a hullámok közötti frekvencia különbséget, majd a számot, ami 100.000 hertz körül mozgott, felhasználták az atom oszcillációs frekvenciájának kiszámításához.
Ezzel a módszerrel Müllernek sikerült a cézium atom hullám frekvenciáját felhasználva egy órát alkotnia, ami nyolc év alatt egy másodpercet téved. Ez egy karórához viszonyítva elismerésre méltó teljesítmény, a mai atomórákkal azonban köszönőviszonyban sincs. A legjobbak, amik egy atom fénykibocsátásának frekvenciáját számolják, ennél százmilliószor pontosabbak, nem csoda hát, ha a fizikusok bár elismerik Müller munkáját, szkeptikusok a benne rejlő lehetőségekkel kapcsolatban. "Szerintem a publikáció kissé túllihegett" - értékelte Vladan Vuletic, az MIT kvantumfizikusa. Más kutatók ennél egyértelműbben fogalmaznak: mivel ezen a frekvencián gyakorlatilag semmi nem rezeg az atomon belül, ezért nem is tekintik órának. "Számszerűen lehet egy óra, fizikailag azonban nem" - tette hozzá Christian Bordé, francia fizikus.
Müller szerint az óra legnagyobb erénye az egyszerűsége, és az sem elhanyagolható, hogy nem csupán arra képes, hogy tömeggel időt mérjen, de ennek fordítottjára is. Valójában a frekvencia és a tömeg közötti kapcsolatból adódóan Müller technikája hasznosabbnak bizonyulhat a tömeg mérésében. A tudósok a kilogrammot, a súly alapegységét egy fémdarabbal definiálják, amit a franciaországi Sévres-ben lévő súlyok és mértékek nemzetközi hivatalában tárolnak, és ami a rárakódó szennyeződéseknek köszönhetően egyre nehezebb lesz. A Súlyok és Mértékek Nemzetközi Konferenciája, amit Bordé vezetett, szeretné lecserélni ezt a tárgyat egy alapvető fizikai állandón alapuló szabvány kilogrammra. Müller szerint órája alkalmas erre az anyaghullámok frekvenciájának mérésével, mellyel pontosan megállapítható egy atom tömege.
Az óra ötlete abból a kvantum alapelvből ered, mely szerint az anyag lehet részecske és hullám is, maga az óra pedig egy anyaghullám oszcillációinak megszámlálásán alapul. A Science-ben megjelent tanulmányt sok vita övezi, azonban sokkal pontosabb mérést biztosíthat a tudósok számára mind az időt, mind a tömeget illetően. "Ez az első óra, ami egyetlen részecskén alapul" - mondta a kutatás vezetője, Holger Müller, a kaliforniai Berkeley Egyetem fizikusa. "Ketyegési ütemét csupán a részecske tömege határozza meg"
Esetünkben Müller és munkatársai azt akarták megállapítani, milyen gyakran oszcillál egy atomot megtestesítő hullám. Ez az érték a kvantummechanikában elválaszthatatlanul kapcsolódik az atom tömegéhez. Müller tervének egyik fő akadálya az a tény volt, hogy az anyag hullámainak rezgési frekvenciáját lehetetlen közvetlenül mérni. Ezeknek a hullámoknak a frekvenciája megközelítőleg 10 sup 25 hertz, tízmilliárdszor magasabb, mint a látható fény hullámaié, ezért Müller és csapata előálltak egy berendezéssel, ami két hullám sorozatot hoz létre - egy fix cézium atomét és egy mozgásban lévő cézium atomét. A kutatók megmérték a hullámok közötti frekvencia különbséget, majd a számot, ami 100.000 hertz körül mozgott, felhasználták az atom oszcillációs frekvenciájának kiszámításához.
Ezzel a módszerrel Müllernek sikerült a cézium atom hullám frekvenciáját felhasználva egy órát alkotnia, ami nyolc év alatt egy másodpercet téved. Ez egy karórához viszonyítva elismerésre méltó teljesítmény, a mai atomórákkal azonban köszönőviszonyban sincs. A legjobbak, amik egy atom fénykibocsátásának frekvenciáját számolják, ennél százmilliószor pontosabbak, nem csoda hát, ha a fizikusok bár elismerik Müller munkáját, szkeptikusok a benne rejlő lehetőségekkel kapcsolatban. "Szerintem a publikáció kissé túllihegett" - értékelte Vladan Vuletic, az MIT kvantumfizikusa. Más kutatók ennél egyértelműbben fogalmaznak: mivel ezen a frekvencián gyakorlatilag semmi nem rezeg az atomon belül, ezért nem is tekintik órának. "Számszerűen lehet egy óra, fizikailag azonban nem" - tette hozzá Christian Bordé, francia fizikus. Müller szerint az óra legnagyobb erénye az egyszerűsége, és az sem elhanyagolható, hogy nem csupán arra képes, hogy tömeggel időt mérjen, de ennek fordítottjára is. Valójában a frekvencia és a tömeg közötti kapcsolatból adódóan Müller technikája hasznosabbnak bizonyulhat a tömeg mérésében. A tudósok a kilogrammot, a súly alapegységét egy fémdarabbal definiálják, amit a franciaországi Sévres-ben lévő súlyok és mértékek nemzetközi hivatalában tárolnak, és ami a rárakódó szennyeződéseknek köszönhetően egyre nehezebb lesz. A Súlyok és Mértékek Nemzetközi Konferenciája, amit Bordé vezetett, szeretné lecserélni ezt a tárgyat egy alapvető fizikai állandón alapuló szabvány kilogrammra. Müller szerint órája alkalmas erre az anyaghullámok frekvenciájának mérésével, mellyel pontosan megállapítható egy atom tömege.