Un physicien construit un « mini-univers » qui mesure le temps sans horloge

Un physicien de l'Université de Birmingham a construit un « mini-univers » quantique à partir d'atomes ultrafroids qui mesure le passage du temps sans aucune horloge externe, offrant ainsi la première preuve expérimentale contrôlée que le temps peut émerger de l'intérieur d'un système isolé.

Un cosmos dans des atomes froids

Le professeur Giovanni Barontini a refroidi environ 24 000 atomes de rubidium à quelques milliardièmes de degré au-dessus du zéro absolu, puis a divisé le nuage quantique résultant en deux à l'aide d'un mur de lumière laser. Une moitié — le secteur « brillant » — pouvait être observée, tandis que l'autre restait un secteur « sombre » caché. Les atomes fuyaient d'avant en arrière à travers la barrière laser, et c'est précisément ce trafic de particules qui a servi d'horloge interne au système.phys+1

Le secteur brillant s'étend vers l'extérieur jusqu'à atteindre un maximum, puis se contracte et s'effondre — un petit Big Bang suivi d'un Big Crunch — le cycle complet se déroulant en environ un dixième de seconde. Lorsque la répartition des atomes change, le temps avance. Lorsque rien ne se propage, le temps s'arrête. Aucune trotteuse externe n'est requise.scienceblog+1

Le temps entropique se comporte comme le temps réel

En publiant ses résultats dans Physical Review Research, Barontini a montré que ce « temps entropique » s'écoule dans une direction cohérente, fournissant une flèche claire du passé vers le futur. Il ordonne correctement les événements même lorsque le système s'étend et se contracte, et il accélère ou ralentit en fonction de la rapidité avec laquelle l'entropie se déplace entre les deux secteurs. Lorsque la barrière laser est suffisamment élevée, l'échange d'entropie diminue jusqu'à presque disparaître et le mini-univers dérive vers une « mort thermique » dans laquelle le temps entropique s'arrête complètement.arxiv+2

« Cette étude fournit la première preuve expérimentale contrôlée que le "temps" peut être défini par des changements au sein d'un système plutôt que comme l'"horloge qui fait tic-tac" externe que nous considérons comme le temps », a déclaré Barontini, ajoutant que l'approche « pourrait être utilisée pour décrire la dynamique tout aussi efficacement que le temps conventionnel ».phys+1

Un nouveau banc d'essai pour la cosmologie quantique

L'expérience s'appuie sur les mêmes mathématiques que celles utilisées pour décrire des univers jouets en cosmologie quantique, ce qui signifie que des questions cosmiques abstraites sur le temps et la gravité peuvent désormais être sondées dans un laboratoire réel. Comme l'a rapporté New Scientist, ces travaux suggèrent que le temps pourrait émerger d'interactions quantiques plutôt que d'exister en tant que caractéristique inhérente de la réalité. Le système est un analogue plutôt qu'un cosmos littéral, mais il ouvre un banc d'essai contrôlé pour des théories qui, jusqu'à présent, restaient purement théoriques — jetant un pont entre la gravité quantique et la physique de laboratoire dans une chambre en verre à Birmingham.newscientist+2