Jam atomik ultradingin menyelidiki efek kuantum pada waktu
Para ilmuwan telah mengembangkan jam atomik ultradingin yang sangat presisi yang dapat mendeteksi bagaimana fisika kuantum memengaruhi aliran waktu. Dengan mendinginkan atom hingga mendekati nol absolut, perangkat ini bertujuan mengukur variasi waktu halus yang diprediksi oleh teori kuantum. Penelitian, yang diterbitkan di Nature Communications, membuka jalan baru untuk menguji fisika fundamental.
Peneliti di University of Warwick, yang dipimpin oleh fisikawan Gavin Morley, telah menciptakan jam atomik ultradingin menggunakan atom stronsium yang didinginkan hingga hanya beberapa jutaan derajat di atas nol absolut. Jam-jam ini beroperasi dengan menjebak atom dalam kisi optik dan menggunakan laser untuk melacak getaran mereka, yang berfungsi sebagai mekanisme ketukan. Presisi perangkat ini melampaui jam atomik tradisional, berpotensi memungkinkan mereka mendeteksi fluktuasi kuantum dalam waktu yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik.
Eksperimen ini melibatkan penempatan dua jam seperti itu berdampingan untuk membandingkan laju mereka selama periode panjang. 'Jika mekanika kuantum memengaruhi waktu, kita seharusnya melihat perbedaan kecil antara kedua jam,' jelas Morley dalam studi tersebut. Teori kuantum menunjukkan bahwa pada skala mikroskopis, waktu mungkin tidak mengalir secara seragam karena efek seperti superposisi dan keterkaitan, fenomena yang belum diuji hingga saat ini.
Pekerjaan ini dibangun di atas kemajuan sebelumnya dalam jam kisi optik, yang pertama kali didemonstrasikan pada awal 2000-an. Iterasi terbaru, yang dirinci dalam makalah yang diterbitkan pada 16 Oktober 2024 di Nature Communications, mencapai stabilitas pada urutan 10^-18, yang berarti tidak akan mendapatkan atau kehilangan satu detik selama usia alam semesta. Dengan mengisolasi efek kuantum dari kebisingan lingkungan, jam-jam ini dapat mengungkapkan ketidaksesuaian yang diprediksi oleh teori yang mencoba menyatukan mekanika kuantum dengan relativitas umum.
Implikasinya meluas ke penelitian gravitasi kuantum dan teknologi GPS yang ditingkatkan, di mana bahkan kesalahan waktu kecil pun dapat terakumulasi. Namun, tantangan tetap ada, termasuk penskalaan eksperimen untuk mendeteksi variasi yang diprediksi sekecil 10^-20 detik. Tim berencana untuk penyempurnaan lebih lanjut untuk mendorong batas-batas ini, berpotensi membentuk ulang pemahaman kita tentang waktu pada tingkat kuantum.
Tidak ada eksperimen sebelumnya yang secara langsung menyelidiki dilatasi waktu kuantum dengan cara ini, menjadikannya upaya pionir dalam fisika eksperimental.