Dziś, na kolację, albo bardzo późne (czytaj 'wczesne') śniadanie można uraczyć się pewnym tekstem pewnego gościa, który z motyką porywa się na Słońce zwane fizyką.
Już tłumaczę: na kolację to czas teraźniejszy, późne - łączy teraźniejszość kolacji z rzeczywistością jutra, kiedy stanie się ona śniadaniem. O ile motyką (przydatna rzecz) nie wygrzebię chociaż jakichś rzodkiewek.Burczy mi w brzuchu, ale to dlatego, że fizyczny koktajl mam już tam przyszykowany, zaczynam nim powoli oddychać, a, poza tym - staram się, żeby najpierw poszedł w ręce, a dopiero potem do głowy. Całe szczęście nie zawiera on wody sodowej. Rozumiecie, żywię się fizyką!
A teraz wprowadzenie, po wstępie, preludium, prolog - co tam chcecie, ja wolę zająć się odkryciem, które tłumaczy jak za pomocą hiper dokładnego zegara atomowego można łączyć kwanty i grawitację. Proszę Państwa, oto dziś - pyszna kolacja, fizyka dla laika, tłuka używam do wyharatania rzodkiewek, bo motykę zdążyłem połamać. Czyli - jest fizyka, reszta przepadła. A, jeszcze Laik. Laicy, lepiej powiedzieć, bo przecież wszyscy z nas to Laicy. Nie ma żadnych Tłuków, to tani chwyt reklamowy. Cięcie! :)
1. Wyjaśnienie odkrycia. Szczypta teorii, jak zazwyczaj.
Kiedy pędzisz na złamanie karku, czas płynie wolniej. Doskonale znane nam prawo zakotwiczone w teorii względności niejakiego austriackiego urzędnika z biura patentowego. Na dodatek, z początku ubiegłego wieku. Phi, pomyślicie. Urzędnik? Zeszły wiek? Ale gość nieźle popłynął! Od biurka i tony papierków na pierwsze strony gazet. To niby dlaczego my nie możemy z tłuczkiem lecieć w gwiazdy?
Możemy. I dlatego to robimy :)
To taki paradoks wynikający z odkryć Austriaka z początku zeszłego wieku zza biurka. Jeden z bliźniaków rusza w gwiazdy pojazdem gwiezdnym, wraca po dwudziestu latach i jest młodszy od brata o lata. Albo J. Cooper po godzinnym pobycie na planecie blisko Gargantui, wraca na orbitę i klops - 21 lat w plecy. To ostatnie to oczywiście genialny film C.Nolana pt. 'Interstellar', ale naprawdę tak to działa. Czas jest względny, zależny od grawitacji, prędkości, ba, nawet wysokości n.p.m. I co dalej, i co dalej? Dalej możemy ugryźć jabłko wiedzy podane przez Wuja Google. Wystarczy zapoznać się z tematem pt. Ogólna Teoria Względności. Wikipedia. Och, zapomniałem powiedzieć, @diesphys robi to szybciej, pomijając wikipedię. Bez sztampy, bo co, nie wolno mi?
Dla tych, którzy dali się nabrać na Wuja Google i wiki, nie ma już ratunku. 20min wyjęte z życiorysu. A u mnie - no, cóż. W wielkim skrócie - im dalej od środka ciężkości danego obiektu posiadającego masę, zakrzywiającego czasoprzestrzeń i, ogólnie rzecz biorąc - o tzw. relatywistycznych właściwościach - czas płynie szybciej. Pamiętajcie, prosta zasada - im więcej masy, tym czas wolniej płynie. A ludzie wolniej się starzeją. @diesphys - Einstein w pigułce ;)
2. Co się udało naukowcom?
Bardzo precyzyjny atomowy zegar pobił sam siebie. Już sobie wyobrażam panów w kitlach, z wesołymi minami i o złośliwych iskierkach w oczach, szepczących do siebie: 'Ej, ustaw go na pikometr, zobaczymy, co wyjdzie'.
Oczywiście, że to nie tak! Ale fajnie by było, gdyby gdzieś tak było. Nieważne.
Białym kitlom udało się zaobserwować różnicę w pomiarze czasu na, wyobraźcie sobie - milimetrowej 'górze' - taka chmura atomowa i odległość jednego milimetra. Dzięki temu, że zegar był ultra dokładny, udało się zaobserwować efekty grawitacyjnie identyczne jak na wysokich górach, gdzie moglibyśmy mierzyć czas. A to wszystko na odległości 0,01 cm i masie pojedynczych atomów!
Mnie to niszczy, harata mózg i dodaje niepoprawnego optymizmu - jeśli takie rzeczy są możliwe, jestem gotowy uwierzyć w konstrukcje napędu kugelblitz albo kosmiczne pojazdy o napędzie na żagiel słoneczny...
Atomy strontu, a raczej ich chmura, zawierająca 100,000 tychże. Jesli laser uderza prawidłowo, zgodnie z założeniem eksperymentu, elektrony są wzbudzane na kolejne orbitale atomowe. Pewne częstotliwości, wybrane z widma promienia laserowego, a właściwie niewielka jego część, obija się o elektrony, powodując przeskoki kwantowe. Efektem jest niewiarygodnie precyzyjny pomiar czasu.
Cały wic polega na tym, że odległość między górną a dolną częścią chmury elektronów, pomimo wpadania w oscylacje, zależności z różnymi rodzajami pól, pozostaje taka sama. Dlatego można być pewnym, że istnieje jakaś stała w całym tym kotle z zupą kwantową. Zaś okazało się, że istnieje różnica w pomiarze czasu na obu stronach tego milimetra. Stąd blisko już do... zaobserwowania efektów grawitacyjnych w opisywanych powyżej skalach.
Nie wiem, czy do Was to dociera, ale do mnie tak - efekty relatywizacji czasu na odległości 1 milimetra. Houston, mamy problem, zaraz spadnę z krzesła, a kto z Was nie spada, temu proponuję z zapoznaniem się z innymi tematami na @diesphys :) Może wtedy zobaczycie, że eksperyment opisany w tym temacie jest bezprecedensowy :)
3. Konsekwencje doświadczenia.
A więc, można zbliżyć się do ideału, świętego Graala fizyki, połączyć teorię względności i zależności kwantowe. Oby. Ów eksperyment otwiera nowe drzwi, i chociaż sam nie implikuje tego połączenia - które dziś wydaje się niemożliwe - jest kolejnym krokiem na drodze do ujrzenia światła w tunelu. Co ja plotę, jest torem, po którym powinien poruszać się pociąg marzycieli - fizyków teoretyków. A na końcu - kto wie, kiedy, jak i co.
Popatrzmy głębiej: (1.) teoria względności (opisująca skalę gigantyczną) mówi, że każdy obiekt posiadający masę zagina czasoprzestrzeń. A co, jeśli ów obiekt jest w (2.) superpozycji (mechanika kwantowa opisująca świat mikro)? Pozostaje zapytać: Czy jeśli 1. i 2. zachodzą jednocześnie, to geometria czasoprzestrzeni może być w superpozycji? :D
Wygląda na to, że zegary w naturalny sposób stają na granicy kwantów i relatywistki. Łączą koncepcję czasu, typowo relatywistyczna wielkość, ze światem malutkiego zegara atomowego, typowo kwantowego obiektu.
4. Na koniec - dekoherencja.
Wiadomo, że dekoherencja na obiektach kwantowych dokonuje się wtedy, kiedy obszar codziennego doświadczenia ingeruje w świat kwantowy. Następuje swoiste rozbicie i utracenie 'kwantowości' obiektów. Tych małych. Można, oczywiście zapobiegać takiemu niszczeniu własności kwantowych określonych struktur, niestety, grawitacja stanowi wyjątek. Nie da się przed nią ochronić.
Jak tylko zmniejszymy zegary, ich skalę pomiarową, na co pewnie jeszcze trzeba będzie poczekać, uda się zaobserwować wpływ grawitacji na niezdekoherowany obiekt kwantowy.
Mi na dziś starczy. Jestem w tak wielkim oniemieniu, że chyba... wezmę tę motykę, pojadę wyciągać rzodkiewki, oczywiście z uśmiechem, iskierkami w oczach, naturalnie w białym kitlu ;)
Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)
Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz