Giovanni Barontini je u laboratoriji formirao "mini‑univerzum" od ~24.000 rubidijumskih atoma ohlađenih blizu apsolutne nule. Podelom Bose‑Einsteinovog kondenzata na posmatrani "svetli" i neposmatrani "tamni" sektor, tim je pokazao da razmena atoma i entropije između delova sistema definiše interno, entropijsko vreme. Eksperiment je proizveo ritmičke oscilacije podsećajuće na ciklički model (Big Bang — Big Crunch) i pruža novo uvid u to kako vreme može nastati bez spoljnog parametra. Rad je objavljen u Physical Review Research.
Mini‑univerzum u laboratoriji: Eksperiment koji pokazuje da vreme može nastati iz entropije
(University of Birmingham)
Kvantni svet je često kontraintuitivan: na najsitnijim skalama ključne fizičke osobine, poput položaja i brzine, postaju neodređene, a u nekim teorijama klasično shvaćeno vreme može postati irelevantno. Da bi ispitao da li vreme može proizaći iz unutrašnjih promena sistema, fizičar Giovanni Barontini sa Univerziteta u Birminghamu napravio je kontrolisani „mini‑univerzum“ u laboratoriji.
Giovanni Barontini standing in front of the 'mini-universe', or apparatus used to cool and trap rubidium atoms. (University of Birmingham)
Kako je izveden eksperiment
Barontini je formirao Bose‑Einsteinov kondenzat od približno 24.000 rubidijumskih atoma ohlađenih na milijarditi deo stepena iznad apsolutne nule. Taj egzotični kvantni fluid — poznat i kao peto stanje materije — smestio je u dipolni optički zamak i podelio ga barijerom stvorenom presecanjem dve laserske zrake različitih frekvencija.
Behold, the mini-universe, represented by the 'cloud' of 24,000 ultra-cold rubidium atoms contained in a magneto-optical trap. (University of Birmingham)
Postojala su dva sektora: posmatrani "svetli" deo i neposmatrani "tamni" deo. Posmatrani deo je razmenjivao atome i entropiju sa delom koji se nije merio, a ta razmena je stvorila unutrašnji pokazatelj vremena — tzv. entropijsko vreme.
The movement of atoms from the bright, observed region and the dark, unobserved region. The migration of atoms into the bright sector represents the Big Bang (blue stars), while the migration into the dark sector represents a Big Crunch (green stars). (Giovanni Barontini,Phys. Rev. Res., 2026)
Šta su zabeležili
U eksperimentu su atomi oscilovali preko barijere u ritmičkim ciklusima. Ta oscilovanja podsećala su na ponavljajuće faze širenja i skupljanja univerzuma (analogno idejama o Big Bang i Big Crunch). Poenta je u tome što tok entropije ima smer: dok se razmenjuje entropija, interno vreme raste i određuje redosled događaja unutar sistema. Kada razmena prestane, raste i prividni tok vremena.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
"Ova studija pruža prvu kontrolisanu eksperimentalnu potvrdu da vreme može biti definisano promenama unutar sistema, umesto kao spoljašnji 'otkucavajući sat'" — Giovanni Barontini.
Zašto je to važno
Eksperiment pruža konkretan primer kako osećaj vremena može proizaći iz statističkih (entropijskih) procesa u kvantnom sistemu, umesto da zavisi od nekog univerzalnog spoljnog parametra. To je posebno relevantno za probleme na preseku kvantne mehanike i gravitacije — oblasti u kojima tradicionalno vreme u teorijama poput Viler‑DeVitove jednačine nije jasno definisano.
Mini‑univerzumi od hladnih atoma predstavljaju praktično polje za testiranje teorijskih ideja: podešavanjem oblika zamke, visine barijere, međuatomskih interakcija i gustinskog profila, istraživači mogu simulirati ponašanje kolapsa, moguće ponašanje singulariteta ili „odskok“ (bounce), pa čak i aproksimirati granice crnih rupa zadržavanjem atoma na jednoj strani sistema.
Rad je objavljen u časopisu Physical Review Research. Ovaj eksperiment ne dokazuje kakvo je vreme u celom kosmosu, ali daje snažan i kontrolisan primer kako vreme može nastati kao svojstvo zatvorenog kvantnog sistema.
Pomozite nam da budemo bolji.
