Физик создал «мини-вселенную», чтобы понять, что такое время
Физик Джованни Баронтини из Бирмингемского университета разработал лабораторную модель «мини-вселенной», чтобы исследовать сущность времени. В квантовой физике время не всегда следует привычному направлению и может не рассматриваться как независимая величина на фундаментальном уровне. Второй закон термодинамики связывает течение времени с увеличением беспорядка в системе. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Research.
Как устроена экспериментальная установка
Экспериментальная установка включала около 24 000 атомов рубидия, охлажденных до миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля. В таких условиях атомы образовали конденсат Бозе — Эйнштейна, функционирующий как единая квантовая система. Ученый поместил атомное облако в оптическую ловушку и разделил его на две области с помощью лазерного барьера. Одна часть системы оставалась под наблюдением, а другая была скрыта. Атомы перемещались между этими секторами, при этом происходил обмен энтропией.
Что показал эксперимент
Этот обмен позволил определить внутреннее, или энтропийное, время без внешних часов. По словам Баронтини, время в системе увеличивается во время обмена энтропией и останавливается, когда он прекращается. Последовательность событий задавалась внутренними процессами модели, а не внешними параметрами. Колебания атомов через барьер происходили циклично, напоминая смену фаз расширения и сжатия условной вселенной.
Гибкость модели и ее применение
Настройки установки можно изменять, включая форму ловушки, высоту барьера, плотность атомов и взаимодействие между областями системы. Это позволяет исследовать модели, связанные с ранней Вселенной, возможным сжатием космоса и границами черных дыр. По оценке исследователя, контролируемые системы из сверххолодных атомов могут помочь в проверке сложных вопросов квантовой физики и гравитации.
Значение для науки
Работа может способствовать пониманию динамики квантовых систем через время, возникающее внутри них. Если выводы Баронтини подтвердятся, это может изменить само представление о времени как о фундаментальной константе и приблизить ученых к созданию единой теории квантовой гравитации.