Timpul, o iluzie cuantică? Experiment revoluționar în desfășurare

Timpul este cuantic, ca pisica lui Schrödinger?

Ceasurile atomice de ultimă generație ar putea dezvălui o realitate uluitoare: timpul însuși s-ar putea comporta ca un fenomen cuantic, existând simultan în mai multe stări. Puține concepte din fizică sunt la fel de intuitive și, în același timp, de dificil de înțeles precum timpul. Teoria relativității a lui Einstein ne-a arătat că timpul nu este o constantă, ci este influențat de mișcare și de gravitație. Combinând această idee cu principiile fizicii cuantice, imaginea devine și mai complexă.

Teoria cuantică sugerează că timpul ar putea exista într-o superpoziție, adică ar putea curge în ritmuri diferite în același timp. Un studiu recent, publicat în prestigioasa revistă Physical Review Letters, indică faptul că această posibilitate ar putea fi testată experimental în curând. Cercetarea a fost condusă de Igor Pikovski, profesor de fizică teoretică la Institutul Stevens pentru Tehnologie din SUA, în colaborare cu echipe de la Universitatea de Stat din Colorado și Institutul Național pentru Standarde și Tehnologie (NIST).

Echipele au analizat modul în care efectele cuantice influențează percepția timpului și cum pot fi utilizate ceasurile atomice pentru a studia aceste efecte. Rezultatele sugerează că tehnologiile dezvoltate pentru ceasuri avansate și computere cuantice ar putea deschide noi perspective asupra naturii realității. Dacă un ceas respectă regulile mecanicii cuantice, mișcarea sa poate exista în mai multe stări simultan. Prin urmare, timpul pe care îl măsoară ar putea exista, la rândul său, în mai multe stări.

O pisică vie și moartă în timp?

Această idee amintește de celebrul experiment mental al lui Erwin Schrödinger, în care o pisică poate fi simultan vie și moartă.

În acest caz, timpul însuși ar exista în stări suprapuse, ca și cum un ceas ar fi în același timp mai „tânăr” și mai „bătrân”.

„Timpul joacă roluri foarte diferite în teoria cuantică și în relativitate”, explică Pikovski.

„Ceea ce arătăm este că reunirea acestor două concepte poate scoate la iveală semnături cuantice ascunse ale curgerii timpului, care nu mai pot fi explicate prin fizica clasică.”

Relativitatea și paradoxul gemenilor

Relativitatea prezice că fiecare ceas măsoară timpul diferit, în funcție de viteză și poziție. De exemplu, un ceas care se deplasează cu 10 metri pe secundă timp de 57 de milioane de ani ar rămâne în urmă față de un ceas staționar cu doar o secundă.

Timpul este cuantic?

Experimentele realizate cu dispozitive extrem de precise, inclusiv ceasuri cu ioni de aluminiu de la NIST, au confirmat acest efect. Acest fenomen este adesea ilustrat prin „paradoxul gemenilor”, în care unul dintre gemeni îmbătrânește mai lent după o călătorie la viteză mare.

O versiune mai extremă, numită uneori „paradoxul cuantic al gemenilor”, ridică întrebarea dacă un singur ceas ar putea experimenta simultan mai multe linii temporale.

Ar putea fi el în același timp mai tânăr și mai bătrân?

Lucrări teoretice anterioare realizate de Pikovski și colegii săi sugerează că acest lucru este posibil, deși efectele au fost până acum prea subtile pentru a fi măsurate.

Ceasuri atomice și stări cuantice

Pentru a investiga această idee, cercetătorii au studiat ceasuri atomice precum cele de la NIST și Universitatea de Stat din Colorado. Aceste sisteme captează ioni individuali (de aluminiu sau yterbiu), îi răcesc până aproape de zero absolut și le controlează stările cuantice cu ajutorul laserelor. Studiul arată că îmbinarea progreselor în precizia ceasurilor cu tehnici din calculul cuantic bazat pe ioni capturați ar putea dezvălui efecte cuantice ale timpului care nu au mai fost observate până acum.

„Ceasurile atomice sunt acum atât de sensibile încât pot detecta diferențe infime de timp cauzate de vibrațiile termice la temperaturi extrem de scăzute”, spune Gabriel Sorci, doctorand la Institutul Stevens pentru Tehnologie și coautor al lucrării. „Dar chiar și la temperatura de zero absolut, ritmul de ‘ticăit’ va fi influențat doar de fluctuațiile cuantice.”

Pikovski subliniază implicațiile mai largi ale acestei cercetări. Lucrările sale recente includ studii care sugerează că gravitonii individuali ar putea fi detectați folosind tehnologii cuantice. Fizica este încă plină de mistere la nivelul cel mai fundamental.

Tehnologiile cuantice ne oferă acum instrumente noi pentru a le înțelege, conchide el.