Para ilmuwan menempa alam semesta mini dengan 24.000 atom yang menghasilkan waktu tanpa satu jam pun
Bagaimana jika waktu tidak terjalin dalam jalinan realitas sama sekali? Sebuah eksperimen baru menunjukkan bahwa pergerakan masa lalu ke masa depan yang kita alami setiap hari dapat muncul dari dinamika internal suatu sistem. Dengan menggunakan 24.000 atom ultradingin, para ilmuwan membangun “alam semesta mini” yang memungkinkan mereka mempelajari bagaimana waktu bisa muncul tanpa bergantung pada jam. Temuan ini, yang diterbitkan dalam Physical Review Research, menawarkan para peneliti cara baru untuk menguji ide-ide yang telah lama berada dalam ranah teori. Pengaturan ini dapat membantu para ilmuwan mengeksplorasi gravitasi kuantum, asal usul alam semesta, dan sifat dasar waktu di dalam laboratorium. Membangun kosmos mini Profesor Giovanni Barontini dari Universitas Birmingham dan timnya menciptakan miniatur alam semesta menggunakan awan yang terdiri dari 24.000 atom ultradingin. Atom-atom hanya ada sepermiliar derajat di atas nol mutlak. Eksperimen untuk menjebak dan mendinginkan atom rubidium mendekati nol mutlak. Kredit – Universitas Birmingham Para peneliti mengurung partikel di dalam sistem kuantum yang terisolasi. Mereka kemudian menggunakan dua sinar laser untuk membentuk penghalang tipis yang membagi pengaturan menjadi dua wilayah. Satu wilayah masih dapat diamati, atau “cerah”. Yang lainnya tetap tersembunyi dari pengamatan langsung dan menjadi sektor “gelap”. Di dalam kosmos yang disederhanakan ini, wilayah terang berulang kali meluas dan menyusut. Siklus tersebut mirip dengan teori Big Bang yang diikuti oleh Big Crunch, sebuah skenario di mana ekspansi alam semesta pada akhirnya berbalik arah. Karena sistem tetap tertutup dari lingkungannya, para ilmuwan merekonstruksi rangkaian peristiwa hanya dengan menggunakan perubahan yang terjadi di alam semesta mini. Mereka tidak memerlukan jam laboratorium eksternal. Waktu melalui ketidakteraturan Eksperimen ini menunjuk pada konsep yang dikenal sebagai “waktu entropis.” Daripada memperlakukan waktu sebagai latar belakang independen terhadap kenyataan, para peneliti mengaitkan perjalanan waktu dengan perubahan entropi, atau cara partikel menyebar ke seluruh sistem. Atom berpindah antara daerah terang dan gelap, mengubah distribusi materi. Seiring dengan berkembangnya distribusi tersebut, sistem pun bergerak maju seiring berjalannya waktu. Ketika pengaturan berhenti berubah, waktu terhenti secara efektif. Tim menemukan bahwa versi waktu ini mengalir ke arah yang konsisten. Ia juga mengurutkan peristiwa dengan tepat, bahkan selama siklus ekspansi dan kontraksi yang berulang. Kecepatannya bisa bertambah cepat atau lambat tergantung pada bagaimana entropi bergeser dalam sistem. “Dalam beberapa teori alam semesta, khususnya gravitasi kuantum, waktu tidak muncul sebagai fitur bawaan,” kata Barontini. “Namun dalam kehidupan sehari-hari, waktu mengalir dari masa lalu ke masa depan. Mengapa demikian, padahal sebagian besar hukum dasar fisika bekerja dengan cara yang sama maju dan mundur?” Membawa kosmologi ke laboratorium, Barontini mengatakan penelitian ini memberikan bukti eksperimental terkontrol bahwa perubahan dalam suatu sistem dapat menentukan waktu tanpa bergantung pada jam eksternal. “Ini menawarkan wawasan baru tentang sifat waktu dalam gravitasi kuantum,” katanya. “Ini dapat digunakan untuk menggambarkan dinamika sama efektifnya dengan waktu konvensional.” Para peneliti juga menunjukkan bahwa mekanika kuantum tetap konsisten secara matematis dalam kerangka ini. Mereka menulis ulang versi persamaan Schrödinger menggunakan waktu entropis, sehingga memungkinkan prediksi tentang bagaimana distribusi probabilitas kuantum berkembang. Karya ini menjawab teka-teki fisika yang sudah lama ada: Jika alam semesta tidak memiliki jam fundamental, bagaimana peristiwa-peristiwa dapat disusun menjadi rangkaian “sebelum” dan “sesudah” yang bermakna? Mungkin yang lebih penting, eksperimen ini mengubah perdebatan abstrak menjadi sains yang dapat diuji. Platform ini pada akhirnya memungkinkan para peneliti untuk menyelidiki kondisi yang terkait dengan alam semesta awal, menyelidiki teori-teori gravitasi kuantum yang bersaing, dan bahkan mensimulasikan lubang hitam dalam kondisi laboratorium yang terkendali. Selama beberapa dekade, banyak dari pertanyaan-pertanyaan ini hanya muncul di papan tulis dan persamaan yang rumit. Miniatur alam semesta ini menunjukkan bahwa fisikawan akhirnya punya cara untuk menguji beberapa di antaranya.
Diterbitkan : 2026-06-13 00:02:00
sumber : interestingengineering.com
