Вселената може да има фундаментален часовник, който тиктака много, много бързо

Физиците теоретици обмислят идеята, че времето може да бъде следствие на фундаментален часовник, който се разпространява във Вселената. Изображение: LOONGER/E+/GETTY IMAGES PLUS

Времето може да породено вследствие на частици, взаимодействащи си с тиктакащ космически хронометър.

Както метронома, който определя темпото на музиканта, така и фундаментален космически часовник може да поддържа времето из цялата Вселена. Ако обаче такъв часовник наистина съществува, той тиктака изключително бързо.

Във физиката, времето обикновено се разглежда като четвърто измерение. Някои физици все пак спекулират, че времето може да е резултат от физически процес, като тиктакането на вграден часовник.
Ако Вселената действително притежава фундаментален часовник, той трябва да тиктака по-бързо от няколко трилиона пъти в секунда, според теоретическо изследване, публикувано във „Physical Review Letters“.

Във физиката на частиците, дребни фундаментални частици могат да се надграждат чрез взаимодействия с други частици или полета. Частиците придобиват маса, например, чрез взаимодействие с полето на Хигс, вид меласа, която е налична навсякъде в Космоса (SN: 7/4/12). Вероятно частиците могат да усетят времето като си взаимодействат със сходен тип поле, казва физикът Мартин Боджоуолд от щата Пен. Това поле би могло да варира, като всеки цикъл служи като постоянно тиктакане. “Това е наистина сходно с това, което ние правим с нашите часовници,” твърди Боджоуолд, съавтор на изследването.


РЕКЛАМА:

***

Времето е объркващо понятие във физиката: Две ключови физични теории се отличават по начина, по който го дефинират. В квантовата механика, която описва дребни атоми и частици, “времето просто е там. То е зададено. То е фон,” заявява физичката Фламиния Джакомини от института Периметър във Ватерло, Канада. Но в общата теория на относителността, която описва гравитацията, времето се мени по необичайни начини. Часовник в близост до масивен обект тиктака по-бавно от часовник, намиращ се на по-голямо разстояние от същия този обект, затова часовник, разположен на повърхността на Земята изостава от подобен часовник, разположен на обикалящ сателит, например (SN: 12/10/18).

В опити да се комбинират тези две теории в една теория на квантовата гравитация, “проблемът с времето е всъщност доста важен,” споделя Джакомини, която вече не е част от изследването. Изучаването на различните механизми за време, включително на фундаменталните часовници, може да помогне на физиците да формулират тази нова теория.

Изследователите взимат под внимание ефекта, който фундаментален часовник би имал върху поведението на атомните часовници, най-точните часовници създавани някога (SN: 10/5/17). Ако фундаменталният часовник тиктака твърде бавно, тези атомни часовници биха били ненадеждни, защото те биха излезли от синхрон с фундаменталния часовник. Като резултат, атомните часовници биха тиктакали на непостоянни интервали, като метроном, който не може да поддържа постоянен ритъм. Но досега, атомните часовници са били много надеждни, позволявайки на Боджоуолд и колегите ѝ да определят колко бързо този фундаментален часовник трябва да тиктака, ако такъв изобщо съществува.

Физиците подозират, че има краен лимит за това как секундите могат да бъдат разделяни. Квантовата физика забранява всяка частица време по-малка от около 10-43 секунди, период известен като времето на Планк. Ако фундаментален часовник съществува, то времето на Планк може би е разумната му скорост на тиктакане.

За да изпробват тази идея, учените биха имали нужда да увеличат техния настоящ лимит за скоростта на тиктакане на часовника – този номер, равняващ се на няколко трилиона пъти за секунда – с делител от около 20 милиарда. Това изглежда като огромна разлика, но за някои физици, той е неочаквано близо. “Това вече е изненадващо близо до системата на Планк,” казва физичката от Периметър Бианка Дитрих, която не е свързана с изследването. “Обикновено системата на Планк е наистина далеч от това, което правим.”

Въпреки това, Дитрих мисли, че вероятно има не един фундаментален часовник във Вселената, а по-скоро има разнообразие от процеси, които могат да бъдат използвани за измерване на времето.

Все пак, новият резултат се приближава повече до системата на Планк, отколкото експериментите в най-големия в света ускорител на частици, големият адронен колайдер, добавя Боджоуолд. В бъдеще, още по-точните атомни часовници могат да осигурят  допълнителна информация за това какво кара Вселената да тиктака.

Автор: Емили Конър
Превод: Георги Жечев

 

 


Европейска нощ на учените 2022 г.: