“Als je een stopwatch gebruikt, moet je eerst een beginpunt definiëren,” legt natuurkundige Marta Berholts uit. Wetenschappers in Zweden hebben echter een baanbrekende methode ontdekt om tijd te meten zonder een “beginpunt” nodig te hebben. Deze innovatieve aanpak, ontwikkeld aan de Universiteit van Uppsala in 2022, duikt in het rijk van de kwantumfysica, waarbij gebruik wordt gemaakt van “Rydberg”-atomen.
Rydberg-atomen, die door lasers van energie worden voorzien, worden enorm groot, waarbij elektronen zich op onvoorspelbare manieren gedragen. Door de golfachtige structuren te analyseren die door deze elektronen worden gevormd, kunnen fysici “vingerafdrukken” verkrijgen die de tijd volgen. De “pump-probe” techniek omvat het exciteren van een atoom met een laserpuls en het vervolgens monitoren van de veranderingen in de loop van de tijd met een tweede puls.
De resulterende golfpatronen bieden vaste referenties voor het meten van tijd, waardoor wetenschappers het verstrijken van de tijd kunnen bepalen door simpelweg het golfpatroon te observeren. “Met deze techniek kun je gewoon naar het golfpatroon kijken en zeggen: 'oké, er zijn 4 nanoseconden verstreken',” verduidelijkt Berholts. Onderzoekers zijn van plan deze methode verder te verfijnen door te experimenteren met verschillende atomen en laserpulsen buiten helium.