W portalu ScienceDaily ukazał się ciekawy artykuł dotyczący innowacyjnej technologii, opracowanej przez australijskich naukowców. Kwestie dokładności pomiarów są dla fizyków zawsze bardzo drażliwe – fizyk nigdy nie będzie zadowolony, gdyż w jego mniemaniu można zmierzyć jakąś wielkość jeszcze dokładniej. Australijczykom udało się opracować technikę, która pozwala na pomiary z niespotykaną dotąd dokładnością.

Naukowcy z Griffith Univeristy’s Centre for Quantum Dynamics (Queensland, Australia), Dr Geoff Pryde wraz z jego studentem, opracowali przyrząd, który wykorzystuje pojedyncze fotony (paczki światła) do pomiarów w skalach mikroskopowych, na zasadzie przemierzania przez każdy z fotonów próbki mierzonej.

W trakcie eksperymentu, korzystając z tylko 36 fotonów, zmierzono różnice długości mniejsze niż jedna dziesięciotysięczna szerokości ludzkiego włosa. Zaskakuje niezwykle mała liczba fotonów – wystarczy sobie uświadomić, że światło naszego domowego odtwarzacza DVD w trybie bezczynności (czerwona zazwyczaj dioda) wypromieniowuje światło w ilościach wielu trylionów fotonów na sekundę. Wprawdzie światło wykorzystywano od dawna do wykonywania pomiarów odległości (interferometria), jednak zachodzi tutaj znacząca różnica – pomiar jest niezwykle dokładny, gdyż polega na zebraniu maksymalnej możliwej informacji z każdego przelotu fotonu (ograniczenie nakładane jest przez zasadę nieoznaczoności Heisenberga).

Wykorzystanie pomiaru, który opiera się na tak niezwykle małej ilości światła wydaje się być bardzo przydatne przykładowo w medycynie, gdzie każda większa ilość promieniowania może uszkadzać biologiczny materiał. Jednakże sama dokładność pomiaru ma duże znaczenie – to właśnie coraz dokładniejsze pomiary odległości współkształtowały nasze doskonalsze rozumienie świata.

By jednak zrozumieć podstawy takiego rozwiązania, trzeba sięgnąć odrobinę do teorii kwantowej. W świecie kwantów pojedynczy foton (będący jednocześnie falą) może obrać drogę do celu na wiele sposobów jednocześnie. Gdzie foton przemieści się dalej, zależy od różnicy pomiędzy tymi drogami. Jeśli jedna z nich jest określona, pozwala to naukowcom określić długość drugiej z niezwykłą dokładnością. Dodatkowym atutem w przypadku urządzenia naukowców z Australii jest to, że fotony zanim zostaną zmierzone przemierzają tą samą drogę wielokrotnie, co wzmacnia tylko różnicę w długości dróg. Sam pomysł może być również zastosowany do innych wartości, takich jak prędkość czy czas.

Wpisy o podobnej tematyce:

• Galaktyczna linijka
• LHC i koniec świata raz jeszcze
• Detektor CMS – kolejny etap zakończony
• Pierwotne czarne dziury
• Jak szybko tuneluje elektron