Физики готовятся проверить, может ли время течь быстрее и медленнее одновременно

Ученые из Стивенского технологического института совместно с коллегами из Университета штата Колорадо и Национального института стандартов и технологий (NIST) опубликовали исследование, в котором описывают возможность экспериментальной проверки одного из самых необычных предсказаний квантовой физики: время может существовать в состоянии квантовой суперпозиции — то есть течь одновременно быстрее и медленнее. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

 

Теория относительности Эйнштейна давно показала, что время не универсально — оно зависит от скорости и гравитации. Квантовая механика идет дальше, допуская, что объект может одновременно находиться в нескольких состояниях. Именно это явление лежит в основе знаменитого мысленного эксперимента с котом Шредингера. Авторы исследования предполагают, что нечто подобное применимо и ко времени: часы, движение которых подчиняется квантовым законам, могут одновременно фиксировать разные темпы его течения.

 

Для проверки этой идеи исследователи предлагают использовать ионные атомные часы — устройства, в которых единичные ионы алюминия или иттербия охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю, и управляются лазерами. Современные атомные часы настолько точны, что способны улавливать разницу во времени, вызванную даже тепловыми вибрациями при сверхнизких температурах. Однако, как отмечают авторы, даже при абсолютном нуле на ход часов влияют квантовые флуктуации.

 

Исследователи также предлагают манипулировать квантовым вакуумом, создавая так называемые сжатые состояния, при которых положение и скорость частиц ведут себя нетипично. В таких условиях, по расчетам команды, одни и те же часы могут одновременно идти быстрее и медленнее, а также запутываться со своим собственным квантовым движением.

 

По словам руководителя исследования, профессора Игоря Пиковски, необходимые технологии уже существуют, и первый эксперимент может быть проведен в обозримом будущем. Ранее та же группа ученых показала теоретическую возможность обнаружения гравитонов — гипотетических частиц-переносчиков гравитации — с помощью квантовых технологий.