Các nguyên tử siêu lạnh bị khóa lại để tạo ra một vũ trụ mini
ảnh: đại học Birmingham
Chuyện gì có thể xảy ra nếu thời gian không thuộc một phần của cấu trúc vũ trụ? Để tìm câu trả lời cho giả thuyết này, đội ngũ nhà khoa học thuộc Đại học Birmingham (Anh) đã sử dụng 24.000 nguyên tử siêu lạnh và thành công tạo ra một “vũ trụ mini“.
Hô biến vũ trụ thu nhỏ
Giáo sư Giovanni Barontini của Đại học Birmingham và đội ngũ của ông đã tạo ra một phiên bản vũ trụ mini bằng cách sử dụng đám mây gồm 24.000 nguyên tử siêu lạnh.
Các nhà nghiên cứu khóa chặt số nguyên tử trên vào một hệ thống lượng tử bị cô lập. Kế đến, họ sử dụng hai chùm tia laser để tạo ra một rào chắn mỏng chia hệ thống thành hai vùng riêng biệt.
Một vùng được duy trì việc quan sát, hoặc gọi là vùng sáng. Vùng còn lại bị che chắn khỏi tầm quan sát, nên gọi là vùng tối.
Bên trong vũ trụ được đơn giản hóa này, vùng sáng liên tục được mở rộng và co lại theo chu kỳ của một vụ nổ lớn và tiếp theo là một vụ co lớn.
Do hệ thống vẫn bị cô lập với môi trường bên ngoài, các nhà khoa học tái dựng chuỗi trình tự các sự kiện chỉ dựa vào những thay đổi diễn ra bên trong vũ trụ mini. Trong toàn bộ quá trình thí nghiệm, họ không cần một đồng hồ bên ngoài.
Thời gian thông qua sự hỗn loạn
Thí nghiệm trên được dùng để chứng minh một khái niệm gọi là “thời gian entropy”. Đây là khái niệm cho rằng dòng chảy thời gian được tạo ra từ sự thay đổi mức độ hỗn loạn (entropy) của vật chất, thay vì tồn tại như một thực thể cơ bản của vũ trụ.
Và những gì diễn ra bên trong vũ trụ mini đã củng cố khái niệm trên, thông qua sự di chuyển của các nguyên tử từ vùng tối sang vùng sáng và ngược lại, và trong quá trình di chuyển này đã can thiệp sự phân bổ của vật chất.
Trong lúc những sự phân bổ vật chất tiếp tục diễn ra, hệ thống di chuyển về phía trước theo thời gian. Khi mọi thứ đứng yên, thời gian bên trong vũ trụ mini cũng ngừng lại.
Đội ngũ nghiên cứu phát hiện phiên bản thời gian diễn ra bên trong vũ trụ mini vẫn duy trì một chiều hướng nhất quán. Phiên bản này có thể sắp xếp chính xác thứ tự các sự kiện, thậm chí trong những chu kỳ giãn nở và co lại lặp đi lặp lại của hệ thống.
Phát hiện mới mang đến cho giới nghiên cứu một phương thức thử nghiệm những ý tưởng từ lâu chỉ tồn tại trong giới hạn lý thuyết. Vũ trụ mini hứa hẹn có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu lực hấp dẫn lượng tử, nguồn gốc vũ trụ và bản chất của thời gian trong môi trường phòng thí nghiệm.
