Felfedezték: az idő egyszerre gyorsan és lassan is telhet, ha szuperpozícióba kerül
Az idő működésének bizarrnak ható aspektusát vizsgálták az amerikai Stevens Műszaki Egyetem munkatársai egy nemzetközi kutatócsapat segítségével, és kiderítették, hogy az idő a kvantumvilág szabályai szerint akár szuperpozícióba is kerülhet - azaz egyszerre folyhat többféle tempóban. Ami még fontosabb, az egyre precízebbé váló atomórák, illetve ionórák révén akár mérhető is lehet ez az effektus a közeljövőben, vagyis az elméletet laboratóriumi megfigyelések is alátámaszthatják.
Ahogyan azt Albert Einstein egy 1955-ös levelében írta: az idő csak illúzió, pontosabban a múlt, a jelen és a jövő közti különbség csak egy makacsul ragaszkodó illúzió jelentőségével bír. Ez az “érzékcsalódás” azonban nem csak végigkíséri az életünket, hanem ennek mértékegységei, a napok, órák, percek szigorúan meg is szabják a mindennapjainkat, és az idő olyannyira fontos szerepet játszik az univerzum működésében, hogy a negyedik dimenzióként tekintünk rá. Az idő relatív Einstein relativitáselmélete szerint, vagyis nem egy állandó, változatlan dolog, hanem a megfigyelő helyzetétől függ, és ennek megfelelően a sebesség függvényében gyorsabban és lassabban is telhet.
“A relativitáselmélet szerint minden egyes óra a saját maga módján tapasztalja az idő folyását, amely a sebességtől és a helyzettől függ.
Például egy 10 m/s sebességgel mozgó óra 57 millió év alatt mindössze egyetlen másodperccel maradna el egy nyugalomban lévő órától. Ezt ultrapontos órákkal, például a NIST alumíniumion-óráival, már megfigyelték és kísérletileg is igazolták.” - magyarázza a Stevens Műszaki Intézet.
Az idő furcsa működéséről szóló új tanulmány szerint a kvantummechanika világában azonban máshogy határozzák meg az időt: itt inkább egy fix paraméter, nem dinamikus jelenség.
“De még a Schrödinger-egyenlet által leírt kvantummechanikában is azt várjuk, hogy az idő változzon a sebesség és a gravitációs térben elfoglalt helyzet függvényében, ahogyan azt a relativitáselmélet előírja.
A kvantumelven működő órák a sajátidejük szerint fejlődnek, ezért idődilatációt tapasztalnak.” - írják a kutatók - "[...] Mindazonáltal mindmáig még a kísérletekben használt atomórák is csupán egy rögzített, klasszikus sajátidő-paramétert mérnek, amelyet egy kvantummechanikai érzékelő vizsgál.”
A kutatók most a sajátidő evolúciójának valódi kvantummechanikai nyomait vizsgálták, pontosabban azt, hogy ezeket nyomokat az atomórák tudják-e érzékelni. Vajon képes egyetlen óra észlelni a kvantum-ikerparadoxont, vagyis óraparadoxont? Tud egy óra a kvantum-szuperpozíció révén egyszerre két állapotban létezni, és egyszerre gyorsan és lassan haladni?
Az elméleti eredmények szerint képes rá. A kutatók kimutatták, hogy lehetséges olyan préselt állapotokat létrehozni, amelyben az óra sebessége és helyzete finom kvantumos viselkedést mutat. ‘Az eredmény a relativisztikus idő egy új megnyilvánulása a kvantumos tartományban, ahol megjelennek az idő szuperpozíciói és összefonódásai: egyetlen óra képes azt mérni, hogy gyorsabban és lassabban jár egyidejűleg miközben összefonódik a préselt mozgásállapottal.”
Ezt a különleges állapotot a gyakorlatban a hagyományos atomórák precizitását is túlszárnyaló ionórák tudják majd demonstrálni a szakértők reményei szerint. A NIST 2025-ben jelentette be, hogy rekordpontosságú atomórát sikerült kifejleszteniük, ami csapdába ejtett alumíniumionokon alapul, és ami méghozzá 2,6-szor stabilabb is a többi ionóránál. Az óra különleges módon működik: lézerekkel besugárzott magnéziumionnal hűtik le benne az alumíniumiont, ami lelassul és közel abszolút nulla fokos hőmérsékletet ér el. A magnéziumionnal lehet később kiolvasni az alumíniumion, azaz az óra állapotát. Az ehhez hasonló ionos atomórák ideális technológiai hátteret biztosítanak az idő szuperpozíciójának megfigyelésére a jövőben.
(Fotó: DALEE-3)
