Wanneer de klok ineens alle kanten op tikt

Stel je voor dat een klok tegelijkertijd snel én langzaam loopt. Klinkt gek? Toch is dat precies waar een paar onderzoeksteams mee aan de slag zijn. Het idee komt voort uit een mix van twee grote theorieën die tot nu toe niet samen wilden spelen: de zwaartekracht van Einstein en de quantumwereld.

Tijd is geen vaste maat

We denken vaak dat tijd overal hetzelfde loopt. Maar dat is een illusie. Einstein liet al zien dat zware massa’s en hoge snelheden tijd kunnen vertragen of versnellen. Een klok aan boord van een snel vliegtuig loopt net iets anders dan een klok op de grond. De verschillen zijn klein,但 we hebben ze gemeten met de meest precieze atoomklokken die we hebben.

Als je 57 miljoen jaar lang met tien meter per seconde vliegt, ben je bij terugkomst ongeveer één seconde jonger dan je broer of zus die thuisbleef. Dat klinkt futiel, maar het is echt. En het is precies die kleine gevoeligheid waarmee we nu verder willen.

Quantummechanica komt om de hoek kijken

Wat als die vertragingen niet alleen maar een vast verschil opleveren, maar tegelijkertijd meerdere mogelijkheden laten bestaan? In de quantummechanica kunnen dingen tegelijkertijd meerdere toestanden hebben. Een deeltje kan zowel hier als daar zijn. Een kat in een gedachte-experiment van Schrödinger is tegelijkertijd levend en dead.

Nu de vraag: kan tijd dat ook?

Kun je een klok zo maken dat hij tegelijkertijd jong en oud is? Dat hij meerdere snelheden tegelijkertijd ervaart?

Igor Pikovski, één van de trekkers van het project, heeft al jaren geleden een theorie uitgewerkt. Hij en zijn collega’s suggest dat we nu eindelijk kunnen testen of tijd zelf in een superpositie terechtkomt — een toestand waarin hij meerdere ‘tick rates’ tegelijkertijd heeft.

Preciese klokken eindelijk haalbaar

Het idee zelf is niet nieuw. Over een tien jaar geleden al werd het eerste concept voorgesteld. Tijd was te subtiel om te test. We hadden klokken niet nauwkeurig genoeg.

Nu hebben we ionenklokken. Een enkel atoom, meestal aluminium of ytterbium, wordt gevangen en cooled tot bijna absoluut zero. Met lasers we kunnen het quantumgedrag van dat atoom nauwkeurig controle.