Fizyk zamodelował czas wewnętrzny w układzie 24 tysięcy atomów — ScienceDaily

Giovanni Barontini, fizyk z Uniwersytetu w Birmingham, stworzył z około 24 tysięcy ultrazimnych atomów izolowany układ kwantowy, w którym upływ czasu można było określać bez zewnętrznego zegara. Badanie opublikowane w Physical Review Research wykazało, że taki wewnętrzny pomiar czasu może wynikać ze zmian rozkładu cząstek, podaje ScienceDaily.

Model kwantowy z dwoma obszarami

Atomy schłodzono do temperatury zaledwie o kilka miliardowych części stopnia wyższej od zera absolutnego, przy której efekty kwantowe stają się szczególnie zauważalne. Dwie wiązki laserowe o różnych częstotliwościach utworzyły cienką barierę, która podzieliła układ na obserwowalny „jasny” i nieobserwowalny „ciemny” obszar.

Mimo izolacji układu od środowiska zewnętrznego atomy mogły przemieszczać się między tymi dwiema częściami. „Jasny” obszar cyklicznie rozszerzał się i kurczył. Procesy te były uproszczoną analogią Wielkiego Wybuchu i Wielkiego Kolapsu, a nie odtworzeniem rzeczywistych wydarzeń kosmologicznych.

Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.

Entropia jako wewnętrzna miara

Do pomiaru przebiegu procesu Barontini wykorzystał zmiany entropii związane ze zmianami rozkładu cząstek w układzie. Gdy zmieniał się rozkład atomów w „jasnym” obszarze, umożliwiało to uporządkowanie wydarzeń bez odwoływania się do zegara poza eksperymentem.

Naukowiec nazwał to podejście czasem entropijnym. Zgodnie z wynikami eksperymentu taki czas ma kierunek, czyli tworzy różnicę między przeszłością a przyszłością, oraz umożliwia ustalenie sekwencji wydarzeń nawet podczas rozszerzania i kurczenia się układu. Jednocześnie jego tempo może przyspieszać lub zwalniać w zależności od zmian entropii.

Badacz pokazał również, że jedną z postaci równania Schrödingera można zapisać za pomocą czasu entropijnego. Oznacza to, że wewnętrzna miara nadaje się nie tylko do porządkowania wydarzeń, lecz także do przewidywania ewolucji układu kwantowego. Eksperyment nie dowodzi, że czas we Wszechświecie jest iluzją, jednak pokazuje możliwość znaczącego wewnętrznego pomiaru czasu w izolowanym układzie kwantowym.