„Wenn man eine Stoppuhr benutzt, muss man zuerst einen Startpunkt definieren“, erklärt die Physikerin Marta Berholts. Wissenschaftler in Schweden haben jedoch eine bahnbrechende Methode entdeckt, um die Zeit zu messen, ohne einen „Startpunkt“ zu benötigen. Dieser innovative Ansatz, der 2022 an der Universität Uppsala entwickelt wurde, dringt in den Bereich der Quantenphysik ein und verwendet „Rydberg“-Atome.
Rydberg-Atome, die durch Laser mit Energie versorgt werden, werden riesig, wobei sich Elektronen unvorhersehbar verhalten. Durch die Analyse der wellenartigen Strukturen, die von diesen Elektronen gebildet werden, können Physiker „Fingerabdrücke“ erhalten, die die Zeit verfolgen. Die „Pump-Probe“-Technik beinhaltet das Anregen eines Atoms mit einem Laserpuls und das anschließende Überwachen seiner Veränderungen im Laufe der Zeit mit einem zweiten Puls.
Die resultierenden Wellenmuster bieten feste Referenzen für die Zeitmessung, sodass Wissenschaftler den Zeitablauf einfach durch Beobachtung des Wellenmusters bestimmen können. „Bei dieser Technik kann man einfach das Wellenmuster betrachten und sagen: ‚Okay, 4 Nanosekunden sind vergangen‘“, erklärt Berholts. Die Forscher planen, diese Methode durch Experimente mit anderen Atomen und Laserpulsen jenseits von Helium weiter zu verfeinern.