✨︎ Resumen (TL;DR):
- El físico Giovanni Barontini creó un sistema cerrado con 24,000 átomos de rubidio para probar cómo surge el tiempo desde dentro de un universo cuántico.
- Al medir la entropía (el desorden) entre dos mitades de una nube ultrafría, logró calcular el paso del tiempo sin usar un reloj externo.
- El experimento demuestra la viabilidad del tiempo relacional, una vieja hipótesis de la cosmología cuántica que nunca se había medido en laboratorio.
El físico experimental Giovanni Barontini, de la Universidad de Birmingham, demostró que el tiempo puede surgir dentro de un sistema cuántico cerrado sin necesidad de un reloj externo. Para lograrlo, el científico construyó un “universo” en miniatura con 24,000 átomos ultrafríos, un hito que se publicó en la revista Physical Review Research y que pone a prueba una teoría de la cosmología cuántica que llevaba décadas sin poder verificarse de forma directa.
El experimento requirió aislar por completo el sistema usando un condensado de Bose-Einstein, un estado de la materia que ocurre cerca del cero absoluto, a unos -273.15 °C. En estas condiciones extremas, los átomos de rubidio se frenan casi por completo y se comportan como una sola entidad cuántica. Barontini dividió esta nube atómica en dos zonas con un láser: una región “brillante” que mantuvo bajo observación y otra “oscura” que decidió ignorar.
Cuando los átomos cruzaban de un lado a otro de la barrera de luz, la zona visible se expandía y contraía de manera autónoma. El físico llamó “Big Bang” a la entrada masiva de átomos y “Big Crunch” a su vaciado total. Debido al aislamiento del sistema, no existía un reloj en el laboratorio que pudiera medir este movimiento desde afuera.
¿Qué es el tiempo entrópico y cómo funciona?
Tiempo entrópico es una forma de medir el paso del tiempo definida por el flujo de entropía dentro del propio sistema, sin recurrir a un reloj externo. En este experimento, la entropía (el grado de desorden) que se transfería entre ambas mitades sirvió como la única manecilla disponible.
En este sistema en miniatura, el tiempo se comportó de forma peculiar:
- Estableció una dirección clara en los eventos, marcando una flecha del tiempo definida.
- Su velocidad no era constante: “El tiempo se aceleraba o se frenaba, o incluso se detenía, según lo que estuviera haciendo el sistema”, detalló Barontini.
- Se detuvo por completo cuando ambas mitades alcanzaron el equilibrio térmico y cesó el intercambio de desorden.
Con este reloj interno basado en la entropía, Barontini reconstruyó la ecuación de Schrödinger, la fórmula fundamental de la física cuántica, demostrando que es posible describir la evolución de un sistema cuántico sin usar cronómetros externos. Para el físico, la clave del experimento radica en lo que decidió ignorar. “Tanto el tiempo como la flecha del tiempo quizá nacen de la ignorancia. Para tener tiempo y para observar, tienes que renunciar a algunos grados de libertad”, explicó.
Resolviendo un enigma de la gravedad cuántica
Este avance ofrece una posible respuesta a la ecuación de Wheeler-DeWitt, una fórmula de la gravedad cuántica que describe al universo entero sin un reloj externo. La hipótesis del tiempo relacional sostiene que el tiempo emerge de las relaciones internas de las partes del cosmos, actuando una como reloj de la otra.
Curiosamente, la idea no surgió de complejas ecuaciones, sino de observar a su hijo jugar. “Pensé que es algo muy parecido a lo que hacemos en nuestros laboratorios. Jugamos con juguetes muy caros. Creamos nuestras propias pequeñas muestras de la realidad”, confesó Barontini.
Aunque este experimento no prueba que el tiempo sea una ilusión, sí funciona como una sólida demostración de laboratorio para teorías que antes solo existían en papel. El equipo de Birmingham planea ajustar este sistema de átomos ultrafríos para simular análogos de agujeros negros y recrear las condiciones extremas del universo primitivo.
