Aika on oudompi kuin luulet

Kuvittele tämä: keittiössäsi tikittävää kelloa ei voi verrata aikaan hiukkaskiihdyttimessä, jossa hiukkaset lähestyvät valon nopeutta. Einstein mullisti maailman 1900-luvulla, mutta kvanttifysiikan uusimmat ideat tekevät hänenkin teoriastaan suoraviivaista.

Einstein aloitti, mutta kvantti menee pidemmälle

Einstein näytti, että aika ei kulje samalla vauhdilla kaikille. Nopea matka hidastaa omaa kelloasi verrattuna maanpäällisiin. Tätä kutsutaan aikadilataatioksi, ja se vaikuttaa jopa GPS-satelliitteihin.

Kvanttimaailma vie oudommaksi.

Kvanttiheijastuksia: aika useassa tilassa kerralla

Muistat Schrödingerin kissan? Se on yhtä aikaa hengissä ja kuollut, kunnes sitä katsotaan. Tämä on superpositio – kvanttien tapa olla monessa paikassa yhtä aikaa.

Nyt sama ajatus ajalle. Aika voisi olla superpositiossa: kulkea hitaasti ja nopeasti samanaikaisesti. Yksi hiukkanen vanhenisi ja nuorentuisi yhtä aikaa. Fysiikot hierovat silmiään.

Haaste: miten mitata tätä hulluutta?

Teoria on helppo, koe vaikea. Stevens Institute of Technologyn Igor Pikovski on jahannut todistetta yli 15 vuotta. He kehittivät "kvanttisen kaksosparatiisin" – kokeen, joka testaa ajan kvanttikäyttäytymistä.

Lopulta läpimurto kvanttilaskennan ansiosta.

Avain: loukussa olevat ionit ja atomikellot

Tutkijat Stevensista, NIST:stä ja Colorado State Universitysta ottivat käyttöön kvanttikoneille rakennettuja atomikelloja. Nämä jäähdytetään alumiini- tai ittriumatomeiksi lähellä absoluuttista nollapistettä. Laserit säätävät kvanttitiloja.

He loivat "puristetun tilan" tyhjiössä, mikä vähentää epävarmuutta. Näin kello paljastaa ajan kvanttiepätavallisuuksia, joita perinteiset mittarit eivät näe.

Miksi tämä merkitsee sinulle?

Tuntuu akateemiselta leikiltä, mutta muuttaa kaiken. Jos koe onnistuu, aika ei olekaan yksinkertainen. Pikovski sanoo: kvantti näyttää universumin rakenteen, joka törmää arkeen.

Aivot eivät ole kehittyneet tälle tasolle.

Lopputulos

Olemme lähellä näyttöä siitä, että aika noudattaa kvanttien omituisia sääntöjä. Kelloistasi ei tule outoja, mutta ajan luonne muuttuu. Universumi yllättää edelleen. Ja se on mahtavaa.