Secondo uno studio teorico realizzato in collaborazione dal Dartmouth College, dal Saint Anselm College e dalla Santa Clara University, un fenomeno legato alla meccanica quantistica, noto come sovrapposizione, può influenzare la misurazione del tempo negli orologi di alta precisione. La ricerca utilizza la teoria della relatività per dimostrare che la sovrapposizione, ossia la capacità di un atomo di esistere in diversi stati nello stesso tempo, porta ad una correzione del funzionamento degli orologi atomici nota come dilatazione quantistica del tempo.
La teoria della misurazione del tempo unisce gli orologi quantistici e la teoria della relatività
La ricerca, che appare sulla rivista Nature Communications, tiene in considerazione gli effetti quantistici che vanno oltre la teoria della relatività di Albert Einstein per fare una nuova previsione sulla natura del tempo.
Alexander Smith, assistente di Fisica al Saint Anselm College e assistente aggiunto al Dartmouth College, nonché autore principale dello studio, afferma che, ogniqualvolta gli scienziati hanno sviluppato orologi migliori, hanno imparato qualcosa di nuovo sul funzionamento del mondo. Lo studioso aggiunge che la dilatazione quantistica del tempo è una conseguenza sia della meccanica quantistica che della teoria della relatività di Einstein, e offre quindi una nuova possibilità di testare i principi fondamentali della fisica nel momento in cui si intersecano.
Anche il tempo è relativo?
Nei primi anni del 1900, Albert Einstein propose un’immagine rivoluzionaria dello spazio e del tempo, mostrando che il tempo misurato da un orologio dipende dalla velocità con cui si muove: all’aumentare della velocità di un orologio, diminuisce la velocità con cui ticchetta. Dal canto suo, la meccanica quantistica permette ad un orologio di muoversi come se viaggiasse simultaneamente a due velocità diverse, in una sorta di “sovrapposizione” quantistica delle velocità. Lo studio tiene conto di questa possibilità e fornisce una teoria probabilistica della misurazione del tempo, che ha portato a formulare la previsione della dilatazione quantistica del tempo.
Il team ha unito le moderne tecniche della scienza dell’informazione quantistica a una teoria risalente agli anni ’80 che spiega come il tempo possa emergere da una teoria quantistica della gravità. La correzione rilevata del ciclo di vita dell’atomo si è rivelata così piccola da risultare impossibile da misurare, ma la capacità di rilevare questo effetto potrebbe consentire di effettuare una prova della dilatazione temporale quantistica utilizzando gli orologi atomici più avanzati. Tuttavia, è ancora troppo presto per immaginare tutte le implicazioni pratiche di questa teoria.
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