Een team van onderzoekers van de Universiteit van Toronto heeft een manier gevonden om te meten hoe lang kwantumtunneling duurt. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de groep beschrijft experimenten die ze hebben uitgevoerd en het resultaat dat ze vonden toen ze probeerden te meten hoe lang kwantumtunneling onder bepaalde omstandigheden duurt.

In een zin, kwantumtunneling is eenvoudig - het is een fenomeen waarbij een deeltje door een energiebarrière gaat, ondanks dat het de energie niet heeft om dat te doen. Wetenschappers weten niet echt hoe het werkt, maar hebben er toch toepassingen voor gevonden, zoals het maken van scanning tunneling microscopen. Een factor van kwantumtunneling die de afgelopen eeuw door natuurkundigen is besproken, is hoeveel tijd het duurt voordat een deeltje door een energiebarrière gaat.

De moeilijkheid bij het beantwoorden van deze vraag ligt in de definitie van tijd zelf, en hoe het van toepassing is op kwantumtunneling. In deze nieuwe poging de onderzoekers namen een vereenvoudigde benadering om te meten hoe lang het duurt voordat een type deeltje (een rubidium-atoom) door een zeer specifiek soort energiebarrière (een laserstraal) gaat. De "klok" in hun experimenten was de spin van de gebruikte rubidium-atomen - aangezien de duur van hun spin een bekende hoeveelheid is, ze kunnen als klokken worden gebruikt door te meten hoeveel spin er optreedt terwijl ze worden onderworpen aan tests, zoals het passeren door een laserstraal. Dus, het enige wat de onderzoekers moesten doen, was de huidige staat van spin voor het atoom noteren voordat het de straal binnenging en het vervolgens opnieuw meten toen het eruit kwam.

De uitvoering van het plan omvatte het vangen van een wolk rubidium-atomen met behulp van een laserstraal en vervolgens met dezelfde laserstraal om de atomen in het pad van een andere laserstraal te brengen - en hun spin aan weerszijden van de tweede straal te meten. Om het meten van de spin van de atomen gemakkelijker te maken, de onderzoekers hebben de wolk eerst ultragekoeld voordat ze door de energiebarrière werden gestuurd. Meting van de verandering in spin toonde aan dat het tunnelen ongeveer 0,62 milliseconden duurde.

Bij verdere onderzoeken, de onderzoekers zouden graag meer willen weten over het traject van de atomen terwijl ze door de barrière bewegen - en ze merken ook op dat sommige theorieën hebben gesuggereerd dat deeltjes door een barrière kunnen bewegen zonder ooit door het binnenste te zijn gegaan.

© 2020 Wetenschap X Netwerk