26 септември 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Вселената може би има часовник, който създава времето и тиктака много, много бързо

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 14 юли 2020 в 07:00 57920
Кредит: Pikrepo/Public Domain

Подобно на метроном, който задава ритъма на музикант, може би фундаментален космически часовник синхронизира времето във цялата Вселена. Но ако съществува такъв часовник, той цъка изключително бързо.

Във физиката обикновено времето се представя като четвърто измерение. Но някои физици предполагат, че времето може да е резултат от физически процес, подобен на тиктакането на стенен часовник.

Ако Вселената има фундаментален часовник, той трябва да тиктака невъобразимо бързо, "с период с горна граница от T<10-33 секунди, няколко порядъка по-малко от всяко пряко измерване на времето", според теоретично проучване, публикувано на 19 юни в списание Physical Review Letters

Трима теоретици моделират времето като универсален квантов осцилатор, както наричат физиците този фундаментален часовник, и всъщност са намерили горната граница от 10-33 секунди за периода на осцилатора. Тази стойност е доста под най-късите тиктакания на най-добрите атомни часовници, което я прави неизмерима. Но изследователите казват, че атомните часовници могат да бъдат използвани за индиректно потвърждаване на прогнозите на техния модел.

Физиката има проблем с времето: В квантовата механика времето е универсално и абсолютно, непрекъснато върви напред, докато се случват взаимодействията между частиците. Във физиката на частиците мъничките фундаментални частици придобиват свойствата си чрез взаимодействие с други частици или полета. Частиците придобиват маса например чрез взаимодействие с полето на Хигс, което прониква през цялото пространство.

Възможно е частиците "да преживяват" времето, взаимодействайки с подобен тип поле, обяснява физикът Мартин Боджоуълд (Martin Bojowald) от Университета на Пенсилвания. Това поле може да се колебае, като всеки цикъл служи за „тик“ или „так“.

"Точно като това, което правим с часовниците си", отбелязва Боджоуълд, съавтор на проучването.

Времето е загадъчно понятие във физиката и се определя от две ключови физически теории по различен начин. В квантовата механика, която описва малки атоми и частици, „времето просто съществува. То е фиксирано. То е фон“, казва физикът Фламиния Джакомини (Flaminia Giacomini) от Института Периметър във Ватерлоо, Канада. Но в Общата теория на относителността, която описва гравитацията, времето се променя по причудливи начини. Часовник на повърхността на Земята цъка по-бавно, отколкото на борда на орбитален спътник например.

При опитите да се комбинират тези две теории в една теория на квантовата гравитация, „проблемът с времето всъщност е доста важен“, коментира Джакомини, който не е участвал в изследванията. 

Но изследователите все още не са разработили теория за такъв часовник и все още не разбират фундаменталната природа на времето. Стремейки се да добият представа и за двата проблема, Боджоуълд и неговите колеги си представят универсалния часовник като осцилатор и се заемат да изведат периода му. Тяхната надежда е, че това може да предложи идеи за проучване на фундаменталните свойства на времето.

В модела екипът разглежда два квантови осцилатора, които действат като квантови махала, които се колебаят с различна скорост. По-бързият осцилатор представлява универсалния, фундаментален часовник, а по-бавният представлява измерима в лаборатория система като атомен часовник. Екипът свързва осцилаторите, за да им позволи да си взаимодействат. Характерът на това свързване е различен от класическите осцилатори, които се свързват чрез обща сила. Вместо това свързването се налага чрез изискването нетната енергия на осцилаторите да остане постоянна във времето - състояние, получено директно от Общата теория на относителността.

Кредит: Pikrepo/Public Domain

Екипът установява, че това взаимодействие кара двата осцилатора бавно да се десинхронизират. Десинхронизирането означава, че би било невъзможно за всеки физически часовник да поддържа неограничено време тиктакането с постоянен период, поставяйки фундаментална границат за точността на часовниците. В резултат например, тиктакането на два еднакво направени атомни часовници например никога не биха се съгласували напълно, ако се измерват при тази граница на точност. Спазването на това поведение би позволило на изследователите да потвърдят, че времето има фундаментален период, казва Боджоуълд.

Боджоуълд и неговите колеги използват свойството на десинхронизация, за да получат горна граница от 10-33 секунди за периода на техния фундаментален осцилиращ часовник. Тази граница е 1015 пъти по-кратка от тиктакането на най-добрите днес атомни часовници и 1010 пъти по-дълъг от времето на Планк, най-кратко измеримата единица време.

Времето на Планк далеч надхвърля съвременните технологии. Но новият модел е по-близо до времето на Планк, отколкото експериментите с най-големия ускорител на частици в света - Големият адронов колайдер, коментира Боджоуълд.

Друг бонус от избора на осцилираща квантова система като модел за фундаментален часовник е, че такава система много наподобява часовниците, използвани в лабораториите. Приликата е ключова, защото поставя въпроса за фундаментален период от време до по-конкретна среда, в която всъщност човек може да започне да мисли за измерими последици.

 В бъдеще още по-точните атомни часовници биха могли да предоставят допълнителна информация за това, какво кара Вселената да тиктака.

Справка: G. Wendel, L. Martínez and M. Bojowald. Physical implications of a fundamental period of time. Physical Review Letters. Vol. 124, June 19, 2020, p. 241301. doi: 10.1103/PhysRevLett.124.241301.

Източници:

The universe might have a fundamental clock that ticks very, very fast, Science News

The Period of the Universe’s Clock,  American Physical Society


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.