Wissenschaft

Ultrapräzises Quantenthermometer zur Messung der Temperatur von Raum und Zeit

Ein internationales Team von Wissenschaftlern, darunter Experten der University of Adelaide, hat ein Quantenthermometer entwickelt, um die von Einstein vorhergesagten ultrakalten Temperaturen von Raum und Zeit und die Gesetze der Quantenmechanik zu messen.

DR. James Q. Quach, Ramsay Fellow, School of Physical Sciences und Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS) der University of Adelaide leiteten die Studie.

„Wir haben ein Quantenthermometer entwickelt, das extrem kleine Temperaturänderungen messen kann“, sagte er.

„Das theoretische Design des Quantenthermometers basiert auf der gleichen Technologie, die zum Bau von Quantencomputern verwendet wird.“

Einstein sagte voraus, dass die Geschwindigkeit, mit der Sie Zeit wahrnehmen, von der Geschwindigkeit abhängt, mit der Sie reisen: Eine Person, die sich sehr schnell bewegt, altert langsamer als jemand, der stillsteht. Dies führte zu seiner Allgemeinen Relativitätstheorie, die besagt, dass Raum und Zeit wie ein Gewebe zusammenarbeiten, das sich biegen und verziehen kann.

Die Beziehung zwischen Temperatur und Beschleunigung ist ähnlich wie die Beziehung zwischen Zeit und Geschwindigkeit. Unterschiedliche Beobachter, die sich mit unterschiedlichen Beschleunigungen bewegen, würden unterschiedliche, wenn auch winzige Temperaturunterschiede beobachten.

„1976 kombinierte der kanadische Physiker William Unruh Einsteins Arbeit mit der anderen grundlegenden Theorie der modernen Physik, der Quantenmechanik, und sagte voraus, dass das Gewebe der Raumzeit eine sehr niedrige Temperatur hat“, sagte Dr. Quach.

„Interessanterweise änderte sich diese Temperatur je nachdem, wie schnell man sich bewegte.

„Um diese Temperaturänderung zu sehen, müsste man sich extrem schnell bewegen. Um auch nur eine Temperaturänderung von einem Grad zu sehen, müsste man sich der Lichtgeschwindigkeit annähern.

„Bisher haben diese extremen Geschwindigkeiten die Forscher daran gehindert, Unruhs Theorie zu überprüfen.“

„Wir haben ein Quantenthermometer entwickelt, das extrem kleine Temperaturänderungen messen kann. Das theoretische Design des Quantenthermometers basiert auf der gleichen Technologie, die zum Bau von Quantencomputern verwendet wird.“ DR. James Q. Quach, Ramsay Fellow, School of Physical Sciences und das Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS) leiteten die Studie.

DR. Quach und seine Kollegen Professor William Munro von den NTT Basic Research Laboratories in Japan und Professor Timothy Ralph von der University of Queensland veröffentlichten ihre Arbeit in der Zeitschrift Briefe zur körperlichen Beurteilung.

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„Theoretisch muss ein Quantenthermometer nicht physisch beschleunigen, sondern verwendet stattdessen ein Magnetfeld, um die interne Energielücke des Geräts zu beschleunigen“, sagte Dr. Quach.

„Das Quantenthermometer kann mit aktueller Technologie gebaut werden.“

Die Arbeit des Teams hat wichtige Implikationen für die zukünftige Forschung. Das Quantenthermometer kann verwendet werden, um ultrakalte Temperaturen mit einer Genauigkeit zu messen, die herkömmliche Thermometer nicht können.

Lili Falk

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