Un físico crea un miniuniverso cuántico en el laboratorio y consigue que su reloj interno se detenga

Un experimento de la Universidad de Birmingham ha conseguido reproducir determinados procesos de expansión y contracción mediante átomos ultrafríos y medir el paso del tiempo a partir de los cambios internos del sistema. El resultado abre nuevas posibilidades para investigar una de las grandes incógnitas de la física: la verdadera naturaleza del tiempo

¿Es posible que el tiempo deje de avanzar dentro de un sistema físico? Un experimento dirigido por el investigador Giovanni Barontini, de la Universidad de Birmingham, ha permitido explorar esta cuestión mediante la creación de un pequeño sistema cuántico que reproduce ciertos comportamientos asociados a la evolución del universo.

Los científicos utilizaron aproximadamente 24.000 átomos de rubidio, enfriados hasta temperaturas extremadamente próximas al cero absoluto, y los distribuyeron en dos regiones separadas mediante una barrera láser.

Al modificar las condiciones del experimento, pudieron observar procesos de expansión y contracción que funcionan como analogías de los ciclos cosmológicos del Big Bang y el hipotético Big Crunch.

Sin embargo, el objetivo no era crear un universo real, sino estudiar cómo puede medirse el tiempo desde el interior de un sistema cuántico.

Un reloj que funciona con la entropía

La principal innovación consistió en utilizar un reloj interno basado en la entropía, una magnitud física relacionada con la distribución de la energía y los estados posibles de un sistema.

En lugar de recurrir únicamente a un reloj externo, los investigadores analizaron cómo evolucionaban las propiedades del conjunto de átomos.

Descubrieron que, cuando los cambios internos eran más intensos, el denominado tiempo entrópico avanzaba más rápidamente. Cuando la magnitud utilizada para definir ese reloj permanecía constante, su avance se detenía.

Entre determinadas fases de contracción y expansión, el reloj entrópico registró un intervalo de tiempo nulo, aunque el tiempo físico del laboratorio continuó transcurriendo con normalidad.

El resultado no demuestra que el tiempo pueda detenerse realmente, sino que determinadas medidas internas del tiempo dependen de la evolución del propio sistema.

La investigación conecta con uno de los problemas fundamentales de la física teórica: comprender cómo encaja el tiempo en una descripción cuántica de la gravedad.

Mientras que en nuestra experiencia cotidiana el tiempo parece avanzar de manera continua, algunas formulaciones de la física sugieren que podría emerger de las relaciones entre los componentes de un sistema.

El experimento ofrece una nueva herramienta para investigar estas posibilidades mediante sistemas cuánticos controlados.

Lejos de haber detenido el tiempo universal, los científicos han demostrado que un reloj construido a partir de cambios internos puede comportarse de forma muy diferente a uno externo, abriendo una vía experimental para estudiar qué significa realmente que el tiempo transcurra.