Pela primeira vez, um físico observou experimentalmente o tempo emergir de dentro de um sistema quântico isolado — ao criar um “miniuniverso”. Esse experimento peculiar levanta uma questão intrigante: se o universo não tem nada fora dele, de onde vem o tempo?Em um novo estudo publicado em 11 de junho na revista Physical Review Research, Giovanni Barontini, físico experimental da Universidade de Birmingham (Reino Unido), usou uma nuvem de átomos ultrafrios para construir seu miniuniverso. O sistema estava tão bem isolado do ambiente que, assim como o próprio universo, não tinha nada externo para usar como relógio.Ele dividiu o sistema em duas partes e ignorou uma delas — o que chamou de “setor escuro” — para mostrar que o tempo poderia surgir inteiramente de dentro do sistema. O resultado oferece o primeiro olhar experimental sobre por que o universo tem tempo.“Quando você junta tudo, as coisas realmente começam a fazer sentido”, disse Barontini ao Live Science. “Como o tempo dentro do sistema estava acelerando ou desacelerando, ou até parando — isso foi bastante surpreendente, como tudo se encaixou. De forma muito precisa, de certa maneira. O que é algo que não acontece com frequência em experimentos.”Um universo sem nada fora deleBarontini decidiu abordar um problema que intriga os físicos há quase 60 anos;A equação de Wheeler-DeWitt — uma equação central da gravidade quântica, campo que busca unificar a teoria da gravidade de Einstein com a mecânica quântica — descreve o universo como um sistema completo sem nenhum parâmetro de tempo externo;Não existe um relógio cósmico marcando o tempo fora do universo. Então, de onde vem nossa experiência do tempo?Uma ideia influente, chamada tempo relacional, afirma que o tempo não existe como um ingrediente fundamental da realidade. Em vez disso, ele emerge das relações dentro do universo, com uma parte do sistema atuando como relógio para outra. Mas essa ideia nunca havia sido testada diretamente em laboratório.O experimento da Universidade de Birmingham para aprisionar e resfriar átomos de rubídio próximos ao zero absoluto — o primeiro passo na montagem do miniuniverso – Imagem: Universidade de BirminghamA inspiração de Barontini veio ao observar seu filho brincar com brinquedos de montar. “Pensei que é algo muito parecido com o que fazemos em nossos laboratórios”, disse ele. “Brincamos com brinquedos muito caros. Criamos nossas próprias pequenas amostras da realidade.”Em seu laboratório, essa amostra é um condensado de Bose-Einstein — um estado da matéria que se forma apenas próximo ao zero absoluto. Em um condensado de Bose-Einstein, milhares de átomos ficam quase imóveis e se fundem em um único objeto quântico, comportando-se como uma só entidade.O lado escuro do tempoPara imitar um universo sem nada fora dele, Barontini colocou o condensado em uma armadilha e o dividiu ao meio com uma fina folha de luz laser. Ele observou atentamente uma metade, o “setor brilhante”, e deliberadamente ignorou a outra metade, que chamou de “setor escuro”.Os átomos do setor brilhante oscilavam para frente e para trás na armadilha, transbordando periodicamente a barreira e retornando. Barontini chamou os momentos em que os átomos inundavam o setor brilhante de “Big Bang” e os momentos em que se esvaziavam de “Big Crunch” (apelido de uma teoria sobre o fim do universo, em que ele colapsa sobre si mesmo).Em seguida, ele acompanhou como a entropia — uma medida de desordem, ou de quão dispersa está a energia dentro de um sistema — era trocada entre as duas metades à medida que os átomos cruzavam a barreira.Em vez de usar o tempo do laboratório para ordenar os eventos, ele construiu um “tempo entrópico” — um relógio definido inteiramente pela quantidade de entropia que fluía entre as duas metades do sistema. Se havia fluxo de entropia, o tempo avançava. Se nenhuma entropia era trocada, o tempo parava.“A troca de entropia entre os dois sistemas poderia ser transformada em uma variável de tempo interna”, disse Barontini.O tempo acelera, desacelera e paraO que mais surpreendeu Barontini foi como tudo se encaixou de forma tão limpa. O tempo interno e entrópico ordenava os eventos no setor brilhante de forma confiável, correspondendo à sequência observada no experimento.O trabalho é uma verificação experimental de ideias que circulam na cosmologia quântica e na termodinâmica há décadas. Não é uma afirmação bombástica de que o tempo é uma ilusão, mas é a primeira vez que alguém submete essas ideias a um teste direto e quantitativo em laboratório.O post Físico cria “miniuniverso” e faz descoberta sobre origem do tempo apareceu primeiro em Olhar Digital.