Ceasurile atomice ar putea dezvălui natura cuantică a timpului

Deși viața este plină de variabile, există un criteriu după care existența noastră este măsurată strict: timpul. Iar ceasurile atomice ar putea dezvălui natura cuantică a timpului.

De obicei, percepem timpul ca fiind constant, liniar și ireversibil, o „săgeată” care înaintează neabătut. Dar dacă, în realitate, timpul nu este chiar atât de rigid? Dacă are o natură cuantică ascunsă?

• Cum sună o erupție solară? Un eveniment rar, surprins chiar în momentul declanșării!
• De ce vrea NASA să testeze focul pe Lună?

Într-un studiu recent, o echipă de fizicieni arată cum ceasurile optice, un tip extrem de precis de ceas atomic, bazat pe frecvențe optice, ar putea demonstra natura cuantică a timpului și ar putea oferi indicii despre esența sa profundă.

„Se pare că există aspecte ale timpului pe care nimeni nu le-a experimentat și nici măcar nu le-a măsurat până acum”, a explicat fizicianul Igor Pikovski.

Ceasurile atomice ar putea dezvălui natura cuantică a timpului. „Există aspecte ale timpului pe care nimeni nu le-a experimentat”

Potrivit teoriei cuantice, timpul nu trebuie neapărat să curgă uniform. Pot exista situații în care el se află într-o „superpoziție”, adică evoluează simultan în ritmuri diferite. În practică, asta ar însemna că un singur ceas ar putea înregistra mai multe valori ale timpului în același moment, un fenomen care nu a fost observat până acum, dar care ar putea deveni detectabil cu tehnologia actuală.

Timp de secole, timpul a fost considerat absolut, așa cum îl definea Isaac Newton: o constantă universală, independentă de orice influență. Apoi, Albert Einstein a schimbat radical perspectiva, demonstrând că timpul este relativ și depinde de viteză și gravitație.

„Nu există un timp universal, ci doar ceea ce numim ‘timp propriu’: fiecare observator își măsoară propriul timp, care poate diferi”, a explicat Pikovski. Un exemplu celebru este paradoxul gemenilor: unul călătorește în spațiu și, la întoarcere, este mai tânăr decât cel rămas pe Pământ.

Deși dilatarea timpului este bine înțeleasă, comportamentul timpului la scară cuantică rămâne un mister. Chiar și în teoria cuantică, timpul este tratat de obicei ca un fundal clasic, care curge liniar.

„Una dintre marile provocări ale fizicii moderne este formularea unei teorii cuantice a gravitației. Într-o astfel de teorie, concepte considerate clasice, precum timpul, ar trebui să aibă o natură fundamental cuantică”, spune Pikovski.

O revelație despre cum funcționează Universul

Pentru a explora această idee, cercetătorii propun folosirea ceasurilor optice ultra-precise, care măsoară oscilațiile atomilor excitați cu laser. Acestea ar putea detecta fenomene precum superpoziția temporală și inseparabilitatea în care timpul și mișcarea devin interconectate.

În practică, un astfel de ceas ar putea indica simultan mai multe momente diferite, separate de intervale extrem de mici, de ordinul attosecundelor. De altfel, ceasurile atomice sunt deja suficient de sensibile pentru a detecta efecte relativiste minuscule, cum ar fi diferențele de timp cauzate de variații foarte mici ale gravitației.

Cercetătorii sugerează și utilizarea unei tehnici cuantice numite „squeezing”, care amplifică fluctuațiile extrem de mici dintr-un sistem, făcând efectele cuantice mai ușor de observat.

Unele dintre aceste efecte ar putea fi detectate chiar cu tehnologia actuală, în timp ce altele rămân deocamdată greu de măsurat. Totuși, cele aflate la limita posibilului merită investigate.

Dacă aceste experimente vor avea succes, ele ar putea oferi primele dovezi că timpul însuși are un comportament cuantic. Acest lucru ar deschide noi perspective asupra relației dintre relativitate și mecanica cuantică și ar putea schimba modul în care înțelegem realitatea.

„Cred că astfel de experimente ne pot arăta cât de înșelătoare sunt intuițiile noastre despre lume. Teoria cuantică nu este doar bizară, ci sugerează o structură fundamental diferită a Universului”, spune Pikovski.

El amintește și celebra întrebare a lui Einstein: „Există Luna atunci când nu o privim?”, o reflecție asupra naturii stranii a realității cuantice. „Dacă și timpul ar avea astfel de proprietăți, ar fi o revelație fascinantă despre modul în care funcționează, în profunzime, Universul”, încheie omul de știință, citat de ScienceAlert.

Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

O galaxie în care se formează stele emite vânturi cu viteze de peste 3 milioane de kilometri pe oră

Un „laser spațial” record a erupt din galaxii care fuzionează la 8 miliarde de ani-lumină distanță

Un studiu a dovedit că particulele pot fi în două locuri simultan

Atmosfera haotică a lui Saturn, dezvăluită de telescoapele James Webb și Hubble