Un piccolo universo di atomi ricava il proprio tempo dai cambiamenti interni

Per misurare come cambia un sistema, di solito lo confrontiamo con un orologio esterno. Ma se il sistema fosse l’intero Universo, dove metteremmo quell’orologio? Giovanni Barontini, dell’Università di Birmingham, ha portato questa domanda in laboratorio con un modello composto da circa 24mila atomi ultrafreddi.

La nuvola di atomi è raffreddata a pochi miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto. Una barriera laser separa una regione osservata da una non osservata, lasciando che gli atomi passino fra le due. La regione visibile attraversa cicli di espansione e contrazione, un’analogia semplificata con un cosmo che si espande e poi collassa.

Barontini ha definito un “tempo entropico” a partire dagli scambi di entropia, legati a come gli atomi si distribuiscono fra le due regioni. Questa misura ordina gli eventi in un’unica direzione anche attraverso più cicli. Variando la barriera cambiano gli scambi e il ritmo del tempo interno: quando cessano, quella misura si ferma. L’orologio del laboratorio continua a segnare il tempo.

Il lavoro, illustrato a giugno e ripreso ora da ANSA, offre un sistema controllabile per studiare come un tempo possa emergere dalle relazioni fra parti di un sistema. Non stabilisce se il tempo del nostro Universo sia davvero emergente: rende una parte della domanda verificabile con un esperimento.