Miniuniverso cuántico creado en laboratorio demuestra que el tiempo no existe de forma independiente

Un físico de la Universidad de Birmingham ha logrado dar un paso histórico para responder a una de las preguntas más complejas de la ciencia organizada: ¿qué es realmente el tiempo?

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

En un revolucionario estudio publicado en la revista Physical Review Research, el profesor Giovanni Barontini demostró que es posible medir el fluir de las horas sin necesidad de utilizar ningún tipo de reloj externo. El experimento ofrece un modelo científico pionero donde el tiempo nace, de forma natural, desde el propio sistema cuántico.

Para lograr este hito, Barontini manipuló una nube de 24.000 átomos ultrafríos, llevados a apenas unas millonésimas de grado por encima del cero absoluto. Al aislar este sistema por completo del mundo exterior, recreó una especie de laboratorio sellado que imita el comportamiento de un universo primitivo a escala microscópica.

La «nube» dentro de la celda de vidrio es una trampa magneto-óptica de átomos de rubidio a una temperatura de ~0.0001 grados por encima del cero absoluto. Es solo el primer paso para «construir» el miniuniverso. Crédito: Universidad de Birmingham.

Mediante el uso de dos rayos láser de diferentes frecuencias, el científico dividió las partículas en dos zonas: una región observada o «brillante» y otra oculta o «oscura». De esta manera, la sección brillante comenzó a expandirse y colapsar repetidamente, imitando a escala los procesos cósmicos del Big Bang y el Big Crunch (el hipotético colapso final del cosmos).

Este vaivén permitió reconstruir la secuencia de los acontecimientos desde el interior del propio miniuniverso, demostrando que el tiempo puede surgir de los cambios internos de las partículas, en lugar de ser una fuerza externa que avanza de manera independiente.

Tiempo entrópico

El secreto detrás de este avance radica en la entropía, es decir, el grado de desorden y dispersión de los átomos. Cuando las partículas se movían entre las regiones brillante y oscura, alterando su distribución, el sistema «avanzaba en el tiempo». Si la distribución se mantenía estática y sin cambios, el tiempo simplemente se detenía.

El profesor Barontini bautizó a este fenómeno como «tiempo entrópico» y comprobó que cumple con las reglas fundamentales de nuestra realidad: fluye en una dirección constante (la famosa flecha del tiempo), ordena los eventos cronológicamente y puede acelerarse o ralentizarse según cómo se mueva el desorden interno.

«En algunas teorías del universo, especialmente en la gravedad cuántica, el tiempo no aparece como una característica intrínseca», explicó Barontini. «Sin embargo, en la vida diaria, el tiempo fluye del pasado al futuro. ¿Por qué ocurre esto si la mayoría de las leyes básicas de la física funcionan igual hacia adelante que hacia atrás?».

Giovanni Barontini, profesor de física de la Universidad de Birmingham, con el aparato para atrapar y enfriar átomos de rubidio en el fondo. Crédito: Universidad de Birmingham.

«Este estudio proporciona la primera evidencia experimental controlada de que el tiempo puede definirse mediante cambios dentro de un sistema, en lugar de depender del “tic-tac” externo que solemos imaginar. Nos ofrece una nueva perspectiva sobre la naturaleza del tiempo en la gravedad cuántica», añadió el investigador.

El éxito del experimento radica también en que demuestra que las ecuaciones fundamentales de la mecánica cuántica se pueden seguir aplicando utilizando este tiempo entrópico.

Esto abre la puerta a recrear en laboratorios terrestres fenómenos extremos que antes solo se podían teorizar, permitiendo a los investigadores simular el comportamiento de los agujeros negros o probar hipótesis sobre cómo emergió el tejido temporal en los inicios del cosmos.

Fuente: Birmingham. Edición: MP.