MITがタイムトラベル暗黒物質検出器を構築

MITの物理学者のチームは最近、エンタングルメントと「量子時間反転」を使用して信じられないほど深い測定が可能なセンサーを作成するための成功した取り組みを詳述した驚異的な研究論文を発表しました。

それは多くの科学用語のように聞こえますが、要点は、これが合法的な「暗黒物質検出器」につながる可能性があるということであり、それは文字通りの人類の理解に革命をもたらす可能性があるものです すべての。

前もって： 物理学は動く標的です。 私たちは水族館の中の魚のようであるため、私たちが泳ぐ水がどこから来たのか、ガラスパネルの地平線の端にあるぼやけた画像の向こうに何があるのか​​わかりません。

私たちの現実を定義しようとするために、私たちは科学的方法、人間の想像力、そして多くの数学を使用します。 しかし、最終的には、与えられた理論は、補完的な理論を扱う能力と同じくらい優れています。

たとえば、アルバートアインシュタインは、重力に関する彼の理論をアイザックニュートンの理論と調和させるのにかなりの時間を費やしました。

現代では、物理学者は、古典物理学に関する彼の見解を量子力学に関連する最近の発見と調和させようとすることによって、アインシュタインの仕事を続けています。

しかし、問題があります。 主要な理論をすべてまとめると、全体像が不完全になります。 宇宙の大部分は、私たちが観測や測定の方法を理解していないもので構成されているか、アインシュタインが間違っていました。

欠けているその「何か」は「暗黒物質」と呼ばれ、それを取り巻く理論は、間違いなく、現代物理学における宇宙の構成に関する最も受け入れられている理論です。

バックグラウンド： MITの研究の目標は、より正確な原子時計を構築し、より良い量子センシングへの道を開くことです。

チームごとに 研究論文：

潜在的なアプリケーションには、有限の帯域幅で動作する量子センサーが含まれ、私たちが示す原理は、量子工学、量子測定、光遷移原子時計を使用した新しい物理学の探索などの分野も進歩させる可能性があります。

しかし、量子測定の限界を押し上げることは簡単な作業ではありません。 私たちが話しているセンサーは、発生する小さな振動を測定するように設計されています 中身 個々の原子の。

これらの振動をより有限に測定できるほど、宇宙についてより多くの情報を収集できます。

MITによると プレスリリース：

特定の種類の原子は特定の一定の周波数で振動します。適切に測定すると、非常に正確な振り子として機能します…しかし、単一の原子のスケールでは、量子力学の法則が引き継がれ、原子の振動は次のように変化します。裏返すたびにコインの表面。

本質的に、量子世界は古典物理学の法則に従わないため、量子測定を実行することは非常に困難です。

もう少し深い： コインをひっくり返して、空中にある間に写真を撮ると想像してみてください。 画像では、コインは完全に水平であるため、最終的に頭または尾に着地する可能性が高いかどうかを判断する方法はありません。

古典的な世界では、コインが床に当たるのを待つことができます。 結果を測定するためにあなたがしなければならないのは見下ろすだけです。 そして、何もコインを混乱させない限り、あなたはあなたが望むすべての時間をとることができます。

しかし、量子の世界は少し異なった働きをします。 空中でコインを投げて同じ写真を撮ると想像してみてください。しかし、目が空中でのコインの動きを記録する前に、コインは自動的にリセットされ、何に着地したかを判断できません。

そして、これは科学研究の最も皮肉な分野であるため、量子物理学の奇抜な性質は問題であると同時に解決策でもあります。

コインは「量子振動」を経験するのが速すぎて科学者が正確に観察できないため、彼らは時間を購入する方法を考え出さなければなりませんでした。

不運にも、 「標準量子限界」とは、基本的に、物理学者が量子振動を測定するために使用するツールが、今のところ可能な限り優れていることを示しています。

奇抜な解決策： より優れた測定ツールを作成できない場合は、量子力学を使用して、測定する信号を増やしてください。

MITの研究者は、量子エンタングルメントと量子時間反転を使用して信号を増幅し、特定の実験中にさらに多くの測定を実行できるようにしました。

プレスリリースによると：

チームは、レーザーのシステムを使用して原子をトラップし、次に青みがかった「絡み合う」光を送り、原子を相関状態で振動させるように強制しました。 それらは、絡み合った原子を時間とともに前方に進化させ、次にそれらを小さな磁場にさらし、それが小さな量子変化をもたらし、原子の集団振動をわずかにシフトさせた。

このようなシフトは、既存の測定ツールでは検出できません。 代わりに、チームはこの量子信号をブーストするために時間反転を適用しました。 これを行うために、彼らは、あたかもそれらが時間的に後方に進化しているかのように、原子を解きほぐすように刺激する別の赤みを帯びたレーザーを送りました。

基本的に、これは、研究者が2つのコインを同時に空中に投げ上げ、「量子もつれ」を使用して、一方に起こったことがもう一方にも起こるパラダイムにそれらを強制することを意味します。

次に、科学者は磁場を使用してコインをぶつけ、スピンを回転させ、本質的に時間を逆転させ、2つの時間で測定を実行できるようにしました。 方向。

実際の原子に関してはそれよりも少し複雑ですが、コインのアナロジーが要点を捉えています。

ニューラルの見解： これはすごい！ 科学者たちは、原子が私たちがそれを検出するのに十分なほど激しく振動するように、原子を摂動させる方法を考え出しました。 野外では、このレベルの摂動を検出する機能により、隠れた重力場を「測定」できる可能性があります。

そしてそれは、これらの技術が合法的に完全な暗黒物質検出器につながる可能性があることを意味します。

理論的に言えば、暗黒物質の粒子は宇宙全体に遍在しているはずです。 あなたがこの記事を読んでいるとき、彼らはあなたから跳ね返っている可能性があります（または多分あなたの中を飛んでいますか？）。

科学者が、暗黒物質粒子が通常の原子と相互作用するときに発生する原子振動の小さな変化を検出できる程度に量子センシングの限界を押し上げることができれば、アインシュタインの理論を最終的に確認することができます。