Ett team av forskare vid University of Toronto har hittat ett sätt att mäta hur lång tid det tar att ta kvanttunnel. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver experiment de utförde och resultatet de hittade när de försökte mäta hur lång kvanttunnel som tar under vissa omständigheter.

På ett sätt, kvanttunneling är enkel – det är ett fenomen där en partikel passerar genom en energibarriär trots att den saknar energi för att göra det. Forskare vet inte riktigt hur det fungerar, men har hittat användningsområden för det i alla fall - som att göra scanning tunnelmikroskop. En faktor för kvanttunnelering som har diskuterats av fysiker under det senaste århundradet är hur lång tid det tar för en partikel att passera en energibarriär.

Svårigheten att svara på denna fråga ligger i definitionen av själva tiden, och hur det gäller kvanttunnelering. I denna nya ansträngning, forskarna använde en förenklad metod för att mäta hur lång tid det tar för en typ av partikel (en rubidiumatom) att passera genom en mycket specifik typ av energibarriär (en laserstråle). "Klockan" i deras experiment var spinn av rubidiumatomerna som användes - eftersom varaktigheten av deras spin är en känd kvantitet, de kan användas som klockor genom att mäta hur mycket spinn som sker medan de utsätts för tester – som att passera genom en laserstråle. Således, allt som forskarna behövde göra var att notera det aktuella spinntillståndet för atomen innan den kom in i strålen och sedan mäta den igen när den lämnade den.

Genomförandet av planen innebar att fånga ett moln av rubidiumatomer med hjälp av en laserstråle och sedan använda samma laserstråle för att flytta atomerna in i vägen för en annan laserstråle - och mäta deras snurr på vardera sidan av den andra strålen. För att göra det lättare att mäta atomernas spinn, forskarna ultrakyldes molnet först innan de skickades genom energibarriären. Mätning av förändringen i spinn visade att tunnlingen tog cirka 0,62 millisekunder.

I ytterligare utredningar, forskarna skulle vilja lära sig mer om atomernas bana när de rör sig genom barriären – och de noterar också att vissa teorier har föreslagit att partiklar kan röra sig genom en barriär utan att någonsin ha passerat dess inre.

© 2020 Science X Network