Når tiden blir rar: Kvanteklokkens nye verden

Hva om et ur kunne gå fort og sakte samtidig? Høres sprøtt ut, men fysikerne begynner å tro at det er mulig.

Einstein viste oss allerede at tid ikke er fast. Den endrer seg med fart og tyngdekraft. Men nå lurer forskere på om tid også kan følge kvantemekanikkens rare regler.

En ny studie fra Stevens Institute of Technology, Colorado State University og NIST peker mot at vi kanskje snart kan teste dette i lab.

Den vanlige tiden er ikke hele bildet

De fleste tenker at tid går jevnt og likt for alle. Det stemmer ikke helt. Einsteins relativitet viser at klokker går ulikt avhengig av hastighet og tyngde.

Faktisk har forskere målt dette. Reiser du med 10 meter i sekundet i 57 millioner år, blir du ett sekund yngre enn noen som står stille. Forskjellen er bitteliten, men ekte. Atomklokker ser den.

Tvillingparadokset er klassisk: én tvilling flyr fort, kommer hjem og er yngre enn den som ble igjen.

Kvanteverdenen blander seg inn

Nå spør forskerne: hva skjer når vi blander relativitet med kvantemekanikk?

I kvanteverdenen kan partikler være på flere steder samtidig. Kan tid også være det? Kan ett ur oppleve flere hastigheter på én gang?

Ja, mener teoretikerne. Igor Pikovski sier at tiden spiller helt ulike roller i kvanteteori og relativitet. Å koble dem sammen kan vise nye, kvanteaktige sider ved tid.

Teknologien tar igjen teorien

Ideen er ikke helt ny. Pikovski og kolleger foreslo den for ti år siden. Men den var for fin å måle. Nå er klokkene gode nok.

De jobber med ioneklokker. De bruker ett eneste atom, kjøler det til nesten null grader og kontrollerer det med laser. Disse klokkene er så følsomme at de merker selv små kvantevariasjoner.

Gabriel Sorci, doktorgradsstudent, sier at klokkene allerede kan se effekter fra varmefluktuasjoner. Men til syvende og sist vil de også se kvanteeffekter selv ved null temperatur.

En klokke som går begge veier

Forskerne vil «presse» kvantevakuumet. Dette kalles «squeezed states». Da kan klocken gå både raskere og litt mer langsomt på samme tidspunkt.

Det betyr at tid selv kan ligge i superposisjon. En klokke kan bli viklet inn i sin egen bevegelse. Sanner fra Colorado State University sier at teknologien er allerede nå nok til å teste dette.

Hvorfor bry seg?

Det høres abstrakt ut. Men hvis vi ser dette, ser vi også kvante og relativitet smelte sammen. Det er en av fysikkens dype gåter som kan løses med lab-utstyr.

Tidligere arbeid fra Pikovski peker også på at kvantefølere en dag kan se gravitonet — partikkelen som kanskje bærer tyngdekraften.

Fysikkens største mysterier får endlich lab-plass.