Teori ketepatan waktu menggabungkan jam kuantum dan relativitas Einstein


Newswise – HANOVER, NH – 23 Oktober 2020 – Fenomena mekanika kuantum yang dikenal sebagai superposisi dapat memengaruhi ketepatan waktu dalam jam presisi tinggi, menurut studi teoretis dari Dartmouth College, Saint Anselm College, dan Santa Clara University.

Penelitian yang menjelaskan efeknya menunjukkan bahwa superposisi – kemampuan atom untuk eksis di lebih dari satu keadaan pada waktu yang sama – mengarah pada koreksi jam atom yang dikenal sebagai “dilatasi waktu kuantum”.

Penelitian tersebut, dipublikasikan di jurnal Komunikasi Alam, memperhitungkan efek kuantum di luar teori relativitas Albert Einstein untuk membuat prediksi baru tentang sifat waktu.

“Setiap kali kami mengembangkan jam yang lebih baik, kami telah mempelajari sesuatu yang baru tentang dunia,” kata Alexander Smith, asisten profesor fisika di Saint Anselm College dan asisten profesor di Dartmouth College, yang memimpin penelitian sebagai mahasiswa junior di Dartmouth’s. Society of Fellows. “Pelebaran waktu kuantum adalah konsekuensi dari mekanika kuantum dan relativitas Einstein, dan dengan demikian menawarkan kemungkinan baru untuk menguji fisika fundamental di persimpangan mereka.”

Pada awal 1900-an, Albert Einstein menyajikan gambaran revolusioner tentang ruang dan waktu dengan menunjukkan bahwa waktu yang dialami oleh sebuah jam bergantung pada seberapa cepat jam itu bergerak – seiring dengan meningkatnya kecepatan sebuah jam, laju di mana ia berdetak berkurang. Ini adalah penyimpangan radikal dari pengertian absolut Sir Isaac Newton tentang waktu.

Mekanika kuantum, teori gerak yang mengatur alam atom, memungkinkan sebuah jam bergerak seolah-olah ia bergerak secara bersamaan pada dua kecepatan berbeda: sebuah “superposisi” kecepatan kuantum. Makalah penelitian memperhitungkan kemungkinan ini dan memberikan teori ketepatan waktu probabilistik, yang mengarah pada prediksi dilatasi waktu kuantum.

Untuk mengembangkan teori baru, tim menggabungkan teknik modern dari ilmu informasi kuantum dengan teori yang dikembangkan pada 1980-an yang menjelaskan bagaimana waktu dapat muncul dari teori gravitasi kuantum.

“Fisikawan telah berusaha untuk mengakomodasi sifat dinamis waktu dalam teori kuantum selama beberapa dekade,” kata Mehdi Ahmadi, dosen di Santa Clara University yang ikut menulis penelitian tersebut. “Dalam pekerjaan kami, kami memprediksi koreksi terhadap pelebaran waktu relativistik yang berasal dari fakta bahwa jam yang digunakan untuk mengukur efek ini bersifat mekanika kuantum.”

Dengan cara yang sama seperti penanggalan karbon bergantung pada atom yang membusuk untuk menentukan usia benda organik, masa hidup atom yang tereksitasi bertindak sebagai jam. Jika atom semacam itu bergerak dalam superposisi dengan kecepatan yang berbeda, maka masa hidupnya akan bertambah atau berkurang tergantung pada sifat superposisi relatif terhadap atom yang bergerak pada kecepatan tertentu.

Koreksi terhadap umur atom sangat kecil sehingga tidak mungkin diukur dalam istilah yang masuk akal pada skala manusia. Tetapi kemampuan untuk menjelaskan efek ini dapat memungkinkan pengujian dilatasi waktu kuantum menggunakan jam atom paling canggih.

Sama seperti kegunaan mekanika kuantum untuk pencitraan medis, komputasi, dan mikroskop, mungkin sulit untuk diprediksi ketika teori itu dikembangkan pada awal 1900-an, masih terlalu dini untuk membayangkan implikasi praktis penuh dari pelebaran waktu kuantum.

###

Tentang Dartmouth

Didirikan pada tahun 1769, Dartmouth adalah anggota Ivy League dan menawarkan pendidikan seni liberal utama dunia, menggabungkan komitmennya yang mendalam terhadap pengajaran sarjana dan pascasarjana yang luar biasa dengan penelitian dan beasiswa terkemuka dalam seni dan sains serta sekolah profesional terkemuka: Sekolah Geisel Kedokteran, Sekolah Pascasarjana dan Studi Lanjutan Guarini, Sekolah Teknik Thayer, dan Sekolah Bisnis Tuck.


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author