Физик создал в лаборатории мини-вселенную для изучения времени

Физик Джованни Баронтини из Бирмингемского университета разработал модель «мини-вселенной» для исследования природы времени. В квантовой физике время не всегда следует привычному направлению и на базовом уровне может не рассматриваться как отдельная величина. Второй закон термодинамики связывает течение времени с увеличением беспорядка в системе. Эту информацию сообщает издание Science XXI.

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. Бирмингемский университет сообщил об этом исследовании.

Ученый поместил атомное облако в оптическую ловушку и разделил его на две области с помощью лазерного барьера. Одна часть оставалась под наблюдением, а другая — скрытой. Атомы перемещались между секторами, одновременно происходил обмен энтропией.

Этот обмен позволил определить внутреннее, или энтропийное, время без внешних часов. По словам Баронтини, время в системе увеличивается во время обмена энтропией и останавливается при его прекращении. Последовательность событий задавалась внутренними процессами модели, а не внешними параметрами.

Колебания атомов через барьер происходили циклично, напоминая смену фаз расширения и сжатия условной вселенной. Настройки установки можно изменять, включая форму ловушки, высоту барьера, плотность атомов и взаимодействие между областями. Это открывает возможности для изучения моделей, связанных с ранней Вселенной, возможным сжатием космоса и границами черных дыр.

По оценке исследователя, контролируемые системы из сверххолодных атомов позволяют проверять сложные вопросы квантовой физики и гравитации. Работа может помочь в изучении описания динамики квантовых систем через возникающее внутри них время. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Research.