Джованни Баронтини, физик из Бирмингемского университета, собрал в лаборатории модель «мини-вселенной». Цель — разобраться, как устроено время. В квантовой физике оно не всегда течет в привычную сторону, а на фундаментальном уровне может вообще не быть самостоятельной величиной. При этом второй закон термодинамики связывает ход времени с ростом беспорядка. Об этом сообщает портал Science XXI.
Установка состояла примерно из 24 000 атомов рубидия. Их охладили до миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля. В таких условиях атомы сформировали конденсат Бозе — Эйнштейна, который ведет себя как единая квантовая система. Об исследовании сообщил Бирмингемский университет.
Ученый поместил атомное облако в оптическую ловушку и лазерным барьером разделил его на две области. Одна часть системы оставалась наблюдаемой, другая — скрытой. Атомы перемещались между секторами, параллельно шел обмен энтропией.
Именно этот обмен позволил определить внутреннее, энтропийное, время без внешних часов. По словам Баронтини, время в системе увеличивается, пока идет обмен энтропией, и останавливается при его прекращении. Последовательность событий задавалась собственными процессами внутри модели, а не внешним параметром.
Колебания атомов через барьер происходили циклично и напоминали смену фаз расширения и сжатия условной вселенной. Настройки установки можно менять: форму ловушки, высоту барьера, плотность атомов и взаимодействие между областями. Это открывает путь к изучению моделей ранней Вселенной, возможного сжатия космоса и границ черных дыр.
По оценке исследователя, контролируемые системы из сверххолодных атомов позволяют проверять сложные вопросы квантовой физики и гравитации. Работа может помочь понять, как описывать динамику квантовых систем через возникающее внутри них время. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Research.