Eðlisfræðingur smíðar ‘mini-alheim’ sem mælir tíma án klukku

Eðlisfræðingur við háskólann í Birmingham hefur smíðað skammtafræðilegan "mini-alheim" úr ofurkaldum eindum sem mælir tíma án nokkurrar ytri klukku — og býður þar með upp á fyrstu stýrðu tilraunagögnin fyrir því að tími geti orðið til innan úr einangruðu kerfi.

Alheimur í köldum eindum

Prófessor Giovanni Barontini kldi um 24.000 rúbidín-eindir niður í nokkra milljarðasta úr gráðu yfir alkul, og klofnaði síðan skammtafræðiskýið sem myndaðist í tvennt með vegg úr leysigeislum. Hægt var að fylgjast með annarri helmingnum — "bjarta" geiranum — á meðan hinn varð eftir sem falinn "dökkur" geiri. Eindir leku fram og til baka í gegnum leysivegginn, og það var einmitt þessi umferð einda sem þjónaði sem innri klukka kerfisins.phys+1

Bjarti geirinn þenst út þar til hann nær hámarki, dregst síðan saman og hrynur aftur — lítill Miklihvellur fylgt eftir af Mikla hruni — þar sem öll hringrásin á sér stað á um það bil tíunda úr sekúndu. Þegar útbreiðsla einda breytist, hreyfist tíminn áfram. Þegar ekkert breiðist út, stöðvast tíminn. Engin ytri sekúnduvísir er nauðsynlegur.scienceblog+1

Óreiðutíminn hegðar sér eins og raunverulegur tími

Í birtingu niðurstaðna sinna í Physical Review Research sýndi Barontini fram á að þessi "óreiðutími" flæðir í eina samfellda átt og veitir skýra ör frá fortíð til framtíðar. Hann raðar atburðum rétt jafnvel þegar kerfið þenst út og dregst saman, og hann hraðar eða hægir á sér eftir því hversu hratt óreiða flyst á milli geiranna tveggja. Þegar leysiveggurinn er hækkaður nægilega mikið, minnka óreiðuskiptin niður í ekki neitt og mini-alheimurinn rekur í átt að "hitadauða" þar sem óreiðutíminn stöðvast alveg.arxiv+2

"Þessi rannsókn veitir fyrstu stýrðu tilraunagögnin fyrir því að hægt sé að skilgreina 'tíma' út frá breytingum innan kerfis frekar en sem ytri 'tikkandi klukku' sem við hugsum um sem tíma," sagði Barontini og bætti við að nálgunin "gæti verið notuð til að lýsa gangverki jafn áhrifaríkt og hefðbundinn tími".phys+1

Nýr prófunarvettvangur fyrir skammtafræðilega heimsfræði

Tilraunin byggir á sömu stærðfræði og notuð er til að lýsa leikfangaalheimum í skammtafræðilegri heimsfræði, sem þýðir að hægt er að rannsaka óhlutbundnar alheimspurningar um tíma og þyngdarafl á raunverulegri rannsóknarstofu. Eins og New Scientist greindi frá, bendir verkið til þess að tíminn gæti orðið til úr skammtafræðilegum víxlverkunum frekar en að vera innbyggður eiginleiki veruleikans. Kerfið er hliðstæða frekar en bókstaflegur alheimur, en það opnar stýrðan prófunarvettvang fyrir kenningar sem hingað til hafa verið eingöngu fræðilegar — og brúar bilið á milli skammtaþyngdarafls og rannsóknarstofueðlisfræði í glerhólfi í Birmingham.newscientist+2