Революция в физике: найден способ измерять аттосекундные интервалы без искажения реальности

Швейцарские физики из Федеральной политехнической школы Лозанны совершили прорыв, который приближает науку к разгадке одной из главных тайн мироздания — природы времени.

Они разработали метод измерения длительности квантовых процессов без использования внешних часов. Это позволило не только заглянуть в самые быстрые процессы микромира, но и обнаружить удивительную закономерность: в разных материалах время течёт с разной скоростью, сообщает Hi-Tech Mail.

В квантовом мире события происходят настолько стремительно, что привычные нам секунды здесь бессильны. Когда электрон поглощает фотон и перескакивает на более высокий энергетический уровень, весь процесс занимает всего десятки аттосекунд. Одна аттосекунда — это миллиардная доля миллиардной доли секунды. За такое время свет не успевает пройти даже расстояние, равное толщине вирусной частицы.

Долгое время учёные упирались в парадокс: чтобы измерить столь короткий промежуток, нужны сверхточные часы, но любое внешнее измерение неизбежно искажает сам процесс. Выход нашёл профессор Хуго Диль и его команда.

«Мы можем регистрировать такие короткие интервалы, но внешняя шкала может создавать артефакты. Поэтому мы решили отказаться от часов и воспользоваться методами квантовой интерференции», — пояснил Диль.

Суть метода — в анализе спина электронов. Когда фотон выбивает электрон из материала, спин частицы меняется строго определённым образом. Эти изменения — как отпечатки пальцев: в них зашифрована точная длительность квантового перехода. Используя спектроскопию фотоэмиссии, учёные научились считывать эту информацию.

Чтобы проверить теорию, исследователи провели серию экспериментов на четырёх материалах с принципиально разной структурой: трёхмерной меди, слоистых титанселениде и титантеллуриде, а также простом цепочечном соединении медного теллурида.

Результат ошеломил даже самих авторов. Оказалось, что архитектура вещества напрямую диктует время протекания квантовых процессов. В меди с её объёмной симметричной решёткой электронный переход занимает всего 26 аттосекунд. В слоистых кристаллах процесс замедляется до 140–175 аттосекунд. А в цепочечных структурах, где атомы вытянуты в нити, время растягивается более чем до 200 аттосекунд.

«Чем проще и менее симметрична структура, тем медленнее там идут квантовые процессы», — резюмируют физики.

Открытие не просто отвечает на фундаментальные вопросы о природе времени в квантовой механике. Оно открывает дверь к инженерии материалов с управляемыми квантовыми свойствами. Если учёные научатся контролировать длительность электронных переходов, они получат инструмент для создания сверхбыстрых процессоров, идеальных фотоэлементов и квантовых сенсоров нового поколения.

Это ещё один шаг к технологиям, где время перестанет быть внешним диктатором и станет управляемым параметром.