Bardzo dokładny termometr ilościowy do pomiaru temperatury przestrzeni i czasu

Międzynarodowy zespół naukowców, w tym eksperci z Uniwersytetu w Adelajdzie, zaprojektował termometr kwantowy do pomiaru ekstremalnie niskich temperatur przestrzeni i czasu przewidywanych przez Einsteina i prawa mechaniki kwantowej.

Badaniem kierował dr James Koch z University of Adelaide, członek Ramsey Fellow, School of Physical Sciences oraz Institute of Advanced Photonics and Sensing (IPAS).

„Zaprojektowaliśmy termometr kwantowy, który może mierzyć bardzo małe zmiany temperatury” – powiedział.

„Teoretyczny projekt termometru kwantowego opiera się na tej samej technologii, którą wykorzystuje się do budowy komputerów kwantowych”.

Einstein przewidział, że tempo, w jakim postrzegasz upływ czasu, zależy od prędkości, z jaką podróżujesz: osoba, która porusza się bardzo szybko, starzeje się wolniej niż osoba, która stoi w miejscu. Doprowadziło to do jego teorii ogólnej teorii względności, która mówi, że przestrzeń i czas współpracują ze sobą jak tkanka, która może się zginać i skręcać.

Związek między temperaturą a przyspieszeniem jest podobny do związku między czasem a prędkością. Różni obserwatorzy poruszający się z różnym przyspieszeniem zauważają inną, choć niewielką różnicę temperatur.

„W 1976 roku kanadyjski fizyk William Unrue połączył pracę Einsteina z inną fundamentalną teorią współczesnej fizyki, mechaniką kwantową, i przewidział, że temperatura tkaniny czasoprzestrzennej będzie bardzo niska” – powiedział dr Koach.

„Ciekawe, że ta temperatura zmienia się w zależności od prędkości, z jaką się poruszasz.

„Aby zobaczyć tę zmianę temperatury, musisz poruszać się bardzo szybko. Aby zobaczyć zmianę temperatury o jeden stopień, musisz zbliżyć się do prędkości światła.

„Do tej pory te ekstremalne prędkości uniemożliwiały naukowcom weryfikację teorii Unruha”.

Zaprojektowaliśmy termometr ilościowy, który może mierzyć bardzo małe zmiany temperatury. Teoretyczna konstrukcja termometru kwantowego opiera się na tej samej technologii, którą wykorzystuje się do budowy komputerów kwantowych. Badaniem kierował dr James Quach z University of Adelaide, członek Ramsay, School of Physical Sciences oraz Institute of Advanced Photonics and Sensing (IPAS).

Dr Koach i jego współpracownicy, profesor William Munro z NTT Basic Research Laboratories w Japonii oraz profesor Timothy Ralph z University of Queensland opublikowali swoje prace w czasopiśmie. fizyczne wiadomości przeglądowe.

„Teoretycznie termometr kwantowy nie potrzebuje przyspieszenia fizycznego, ale raczej wykorzystuje pole magnetyczne do przyspieszenia wewnętrznej przerwy energetycznej urządzenia” – mówi dr Quach.

„Termometr kwantowy można zbudować przy użyciu obecnej technologii”.

Prace zespołu mają ważne implikacje dla przyszłych badań. Termometr kwantowy może być używany do pomiaru ekstremalnie niskich temperatur z dokładnością nieosiągalną dla konwencjonalnych termometrów.