Απλοποιημένη Θεωρία Χορδών
Το 1994, ο καθηγητής Dr. Μετέφεραν επιτυχώς ένα σήμα σε πολύ μικρή απόσταση με ταχύτητα 4.7 φορές μεγαλύτερη από αυτή του φωτός, χάρη σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται κβαντική σήραγγα. Αυτό το αξιοσημείωτο αποτέλεσμα έχει πυροδοτήσει έντονες συζητήσεις μεταξύ των επιστημόνων, ωστόσο παραμένει αναπαραγώγιμο.
ΠΙΟ ΓΡΗΓΟΡΟ ΑΠΟ ΦΩΣ;
Όσο απίθανο κι αν ακούγεται, ήμουν παρών το 1999 όταν ο καθηγητής Δρ. Nimtz μετέδωσε ένα διαμορφωμένο με AM σήμα μικροκυμάτων της 40ης συμφωνίας του Μότσαρτ μέσα από ένα διπλό πρίσμα Bose με ταχύτητα 4.7 φορές την ταχύτητα του φωτός.
Όπως ο webmaster ενός ιστότοπου ειδήσεων με θέμα την επιστημονική φαντασία ονόμασε το "Μουσείο του Μέλλοντος», ήμουν συνεχώς σε επιφυλακή για ενδιαφέροντα θέματα. Μια μέρα, έπεσα πάνω σε ένα άρθρο για τον Δρ Νιμτζ και τις αινιγματικές διαδικασίες της υπερφωτεινής κβαντικής σήραγγας. Ενδιαφερόμενος, τον έπληξα και δέχτηκε ευγενικά να επιδείξει το πείραμά του.
Το παρακάτω είναι ένα απόσπασμα από το αρχικό άρθρο που έγραψα για το πείραμα του Nimtz στις 9 Σεπτεμβρίου 1999, με τίτλο Ταχύτερη από το φως μετάδοση σημάτων:
«Έχοντας γνωρίσει τον καθηγητή Δρ. Νιμτζ για πρώτη φορά, μου έδειξαν το νέο του πείραμα κατασκευής σήραγγας. Ως λαϊκός άνθρωπος δεν είμαι σε θέση να ξεκινήσω αμέσως μια εις βάθος επιστημονική ερμηνεία του πειράματός του, αλλά θα προσπαθήσω ευσυνείδητα να κατανοήσω αυτό που είδα σήμερα και θα προσπαθήσω να μοιραστώ τις γνώσεις και τις ερωτήσεις μου και να κάνω τα δεδομένα διαθέσιμα καθώς γίνονται γνωστός."
"Παρουσιάζω εδώ για πρώτη φορά παγκοσμίου φήμης αποκλειστικές εικόνες από τη νέα διάταξη πειράματος του Καθ. Nimtz."
Σε αυτό το πείραμα, το σήμα με κβαντική σήραγγα μετρήθηκε έναντι ενός σήματος που ταξιδεύει μέσω του συνηθισμένου εργαστηριακού χώρου. Για να το αποδείξει αυτό, ο Δρ. Nimtz χρησιμοποίησε έναν παλμογράφο και μια δίοδο ανιχνευτή για να μετρήσει με ακρίβεια το χρόνο διάνοιξης σήραγγας.
Ο Μότσαρτ με ταχύτητα 4.7 φορές την ταχύτητα του φωτός
Εν αναμονή πιθανών ερωτήσεων στο μέλλον, ετοίμασα ένα σύντομο βίντεο πριν από έξι χρόνια που περιλαμβάνει την τελευταία σωζόμενη ηχογράφηση της υπερφωτιστικής μετάδοσης του Μότσαρτ.
Τεχνικά Ερωτήματα
Τον Αύγουστο του 2023, αλληλογραφώ με τον Horst Aichmann, τον μηχανικό πίσω από το πείραμα της κβαντικής σήραγγας και συν-συγγραφέα με τον καθηγητή Nimtz σε διάφορα σχετικά έγγραφα. Ρώτησα για τη διαμόρφωση και την ανίχνευση του χρονισμού του σήματος. Παρείχε τις ακόλουθες πληροφορίες:
«Κατά τη διάρκεια των μετρήσεων χρονισμού μας, δημιούργησα έναν διαμορφωτή παλμού εξοπλισμένο με εξειδικευμένο φιλτράρισμα, επιτρέποντας ρυθμό επανάληψης 13 MHz και χρόνο ανόδου περίπου 500 picoseconds. Το σήμα AM παρέχει ένα εύκολα ανιχνεύσιμο και μετρήσιμο ίχνος, χάρη σε μια δίοδο γρήγορης ανίχνευσης σε συνδυασμό με έναν αρκετά γρήγορο παλμογράφο».
Αν όντως δεχθούμε την ύπαρξη υπερφωτιστικών φαινομένων που προέρχονται από την κβαντική σήραγγα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι αυτό το φαινόμενο επιτρέπει σε ένα σωματίδιο να εισέλθει σε μια αυστηρά εντοπισμένη ταχυονική κατάσταση, για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.
Η υπερφωτεινή σήραγγα έχει πραγματοποιηθεί με επιτυχία εκατοντάδες φορές σε εργαστήρια παγκοσμίως, αποδεικνύοντας την εφαρμογή της στην καθημερινή τεχνολογία. Για παράδειγμα, η συσκευή ανάγνωσης δακτυλικών αποτυπωμάτων στο smartphone σας χρησιμοποιεί κβαντική σήραγγα. Μπορεί να μην το σκέφτεστε, αλλά απλά λειτουργεί!
Αναγνώστες δακτυλικών αποτυπωμάτων και Quantum Tunneling
Όταν η κβαντική σήραγγα συμβαίνει με έναν κόκκινο δείκτη λέιζερ (που λειτουργεί σε συχνότητα αρκετών εκατοντάδων terahertz), το παροδικό ταχυονικό πεδίο εκτείνεται μόνο μερικά πικόμετρα λόγω της υψηλής συχνότητας.
Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων του Nimtz, χρησιμοποίησε μια συχνότητα 8.7 GHz, η οποία συμπτωματικά ταίριαζε με το μήκος κύματος των εκπομπών ηλίου-3. Αυτή η συγκεκριμένη συχνότητα επέτρεψε το παροδικό πεδίο του να είναι ανιχνεύσιμο σε αρκετά εκατοστά μεταξύ των πρισμάτων. (Μόλις συνέβη ο πομπός μικροκυμάτων που είναι διαθέσιμος στο εργαστήριο του πανεπιστημίου να λειτουργεί σε αυτή τη συχνότητα.)
Είναι ενδιαφέρον ότι φαίνεται ότι όσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα που χρησιμοποιείται, τόσο πιο εκτεταμένο το παροδικό πεδίο εκτείνεται από το φράγμα.
Αντιγραφές (αυτό είναι ένα εξαιρετικό θέμα για εσάς Έργο Science Fair!)
Πρόσφατα, αυτό το πρωτοποριακό πείραμα επαναλήφθηκε από Πήτερ Έλσεν και Σάιμον Τεμπέκ, οι οποίοι παρουσίασαν τα ευρήματά τους στο "Jugend Forscht», ο διάσημος φοιτητικός διαγωνισμός φυσικής της Γερμανίας, το 2019. Η δουλειά τους τους κέρδισε το πρώτο βραβείο από το Rheinland-Pfalz καθώς και το Βραβείο Heraeus για τη Γερμανία.
αναφορές:
Superluminal Tunneling: Νικητές του "Jugend forscht".
«Jugend forscht» Οι νικητές συναντούν τη Γερμανίδα Καγκελάριο
Τι είναι μια brane; (Τοπολογία και Θεωρία Χορδών με λίγα λόγια)
Ο κανόνας ότι τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί πιο γρήγορα από το φως έχει μια ελάχιστα γνωστή εξαίρεση: τα παροδικά κύματα. Έχουν δοκιμαστεί διάφορες εξηγήσεις για να εξηγήσουν αυτό το φαινόμενο.
Η εξήγησή μου είναι απλή: ένα φωτόνιο είναι η μικρότερη δυνατή μονάδα τοπολογίας, γεωμετρίας, διάστασης, πληροφορίας, ενέργειας ή οτιδήποτε άλλο. Τοπολογικά, ένα φωτόνιο είναι ένα σημείο μηδενικών διαστάσεων στο χώρο. είναι ένα κβάντο μηδενικής (0) διάστασης.
Στο μαγευτικό μπαλέτο της κβαντικής σήραγγας, αυτό το φωτόνιο, αυτό το καθαρό δυναμικό, διασχίζει ένα φράγμα. Με αυτόν τον τρόπο, μεταμορφώνεται. καθώς ένα σημείο μεταβαίνει από τη μια τοποθεσία στην άλλη, γίνεται μια γραμμή - μια συμβολοσειρά. Είναι αυτή ακριβώς η χορδή, αυτό το λεπτό νήμα, που βρίσκει τη θέση του στη μεγάλη αφήγηση της θεωρίας χορδών. Ξαφνικά, έχουμε ξεπεράσει από το αιθέριο βασίλειο του μηδενικού στην απτή πραγματικότητα ενός μονοδιάστατου αντικειμένου.
Στο λεξικό της θεωρητικής φυσικής, θα μπορούσαμε επίσης να αναφερθούμε σε αυτή τη μονοδιάστατη χορδή ως «βράνη», που υπάρχει μέσα σε έναν περιορισμένο, μονοδιάστατο χώρο χωρίς την ταπισερί του χρόνου.
Τι είναι μια brane;
Στο χώρο της θεωρίας χορδών και της κβαντικής θεωρίας, α 1-βράνη είναι μονοδιάστατα «αντικείμενα ή κύματα» που διασχίζουν τον χωροχρόνο—όχι μέσω κλασικών νόμων, αλλά διέπονται από τις αρχές της κβαντικής φυσικής. Όταν θεωρούμε μονοδιάστατο χώρο, παραλείπουμε την τέταρτη διάσταση, που είναι ο χρόνος.
Σε αυτό το πλαίσιο, τα φωτόνια ή οι χορδές μπορούν να κινούνται υπέρφωτα. Αυτό δεν είναι απλώς μια αφηρημένη μαθηματική ιδέα. αντικατοπτρίζει την πραγματικότητά μας.
Τα παροδικά κύματα προκύπτουν από τα φωτόνια που εισέρχονται ξανά στο τετραδιάστατο μη κβαντικό βασίλειο, επιτρέποντάς μας να γίνουμε μάρτυρες της ταχύτερης από το φως κίνησης ενός φωτονίου που διασχίζει ένα φράγμα.
Είναι χώρος, Τζιμ, αλλά όχι όπως το ξέρουμε
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν εξήγησε τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας χρησιμοποιώντας γεωμετρία από τον μαθηματικό Χέρμαν Μινκόφσκι, ο οποίος ενοποίησε τον χώρο και τον χρόνο σε ένα τετραδιάστατο χωροχρονικό συνεχές.
Για τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, ο Αϊνστάιν χρησιμοποίησε τη γεωμετρία του Ρίμαν - έναν κλάδο που περιλαμβάνει την έννοια του καμπυλωμένου χώρου - για να περιγράψει πώς η μάζα και η ενέργεια παραμορφώνουν τον χωροχρόνο.
Αυτό "τοπολογία», το μοντέλο του καμπυλωμένου διαστήματος, μας γοητεύει από τα πρώτα χρόνια.
Μια σφαίρα υπάρχει σε 3 και 4 διαστάσεις. Σε μηδενικές και μονοδιάστατες σφαίρες, η σφαίρα (και ο χρόνος) δεν υπάρχουν, επειδή αυτές οι διαστάσεις δεν διαθέτουν την απαραίτητη δομή για να ορίσουν μια «επιφάνεια» ή «όγκο», πόσο μάλλον τον «χρόνο».
Είναι «ώρα» να προχωρήσουμε πέρα από τη σφαίρα Riemann στην κατανόηση του σύμπαντος;
Κάντε κλικ εδώ για το "Superluminal", μέρος 3:
Ξεκλείδωμα του μυαλού: Τα ανθρώπινα εγκεφαλικά κύματα αψηφούν την ταχύτητα του φωτός;
Η σειρά "Superluminal":
1. The Discovery Of Faster-Than-Light Brainwaves: Ένα εικονογραφημένο ταξίδι
2. Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν την εντυπωσιακή τοπολογία του διαστήματος καθώς καταστρέφουν τα όρια ταχύτητας του φωτός!
3. Ξεκλείδωμα του μυαλού: Τα ανθρώπινα εγκεφαλικά κύματα αψηφούν την ταχύτητα του φωτός;
4. Αποκαλύπτοντας το μυστήριο της ταχύτερης από το φως συνείδησης