گروهی از فیزیکدانان MIT اخیراً مقاله ای شگفت انگیز منتشر کرده اند که تقریباً منحصر به فرد است یک ماشین زمان می گویند اتم ها را برمی گرداند. آنها با موفقیت اتم های درهم تنیده را به صورت معکوس رشد داده اند و اکنون امیدوارند که از این روش نه تنها برای دقیق تر کردن ساعت های اتمی، بلکه برای شناسایی نیز استفاده کنند. ماده تاریک رفتن
محققان MIT اخیراً دستگاهی ساخته اند که اگرچه نمی تواند زمان را به معنای واقعی کلمه به عقب برگرداند، اما این کار را می کند اتم های درهم تنیده به گونه ای دستکاری شود که رشد معکوس یکی باعث حرکت رو به عقب دیگری شود و روند تکامل آن را نشان دهد.
محققان تکنیک خود را توسعه دادند ساتین کلمه کلیدی “تقویت سیگنال توسط زمان معکوس” گفته شد. این تکنیک حساس ترین روش اندازه گیری نوسانات کوانتومی در تاریخ است و می تواند دقت ساعت های اتمی را بهبود بخشد. تا 15 بار کاهش سرعت بیشتر این روش همچنین قادر به افزایش دقت حسگرهای کوانتومی و کمک به تشخیص امواج گرانشی، ماده تاریک و سایر پدیده های فیزیکی است.
از دهه 1980، دانشمندان با این نظریه آشنا شده اند که اگر عملگر همیلتونی یک سیستم کوانتومی معکوس شود و خود سیستم تحت یک فرآیند رشد معکوس قرار گیرد، وضعیت به گونه ای می شود که گویی سیستم به گذشته برگشته است. سیمون کلمبو، یکی از نویسندگان مقاله، می‌گوید: ایده این بود که اگر بتوان علامت همیلتونی را معکوس کرد، هر انحراف کوچکی که پس از رشد سیستم رخ می‌دهد، با بازگشت به گذشته تقویت می‌شود.
تکنیک جدید محققان چگونه کار می کند؟
محققان از یک سیستم لیزر برای به دام انداختن اتم ها استفاده کردند و سپس آنها را به نور درهم تنیده آبی فرستادند تا آنها را به حالتی وادار کنند. متناظر تاب خوردن با هم دانشمندان ابتدا به اتم های درهم تنیده اجازه دادند تا در زمان رشد کنند، سپس آنها را در معرض خطر قرار دادند. یک میدان مغناطیسی کوچک آنها آن را وارد کردند تا یک تغییر کوانتومی کوچک ایجاد کنند. تغییری که با روش های متعارف قابل تشخیص نیست.
آنها سپس از لیزر قرمز برای از بین بردن درهمتنیدگی اتم‌ها استفاده کردند و شرایطی را ایجاد کردند که انگار چیزها به حالت اولیه خود بازگشته‌اند یا در واقع زمان معکوس شده است. در این میان، نوسانات خود را می سنجند و متوجه می شوند که این فاز تفاوت چشمگیری با فاز قبلی دارد. بنابراین آنها به این نتیجه رسیدند که در تکامل قبلی اتم یک تغییر کوانتومی ایجاد می شود.
محققان می گویند سیستم درهم تنیده آنها تا 15 برابر حساس تر از سیستم های اتمی درهم تنیده است. آنها اکنون امیدوارند از این حساسیت قابل توجه در حسگرهای کوانتومی برای تشخیص ماده تاریک استفاده کنند. Vladan Voltic، یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: «ممکن است ابری از ماده تاریک در اطراف زمین وجود داشته باشد زمان در اطراف ما تغییر کند برخی از مردم ساعت‌های بین مثلاً استرالیا و اروپا را با ایالات متحده مقایسه می‌کنند تا ببینند آیا تغییر ناگهانی در گذر زمان تأثیری دارد یا خیر. تکنیک ما برای این منظور مناسب است زیرا برای انجام این کار باید از ابر عبور کنید [ماده تاریک] “تغییر سریع زمان را اندازه گیری کنید.”
نتایج این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.