Peneliti mengusulkan penggunaan 'roda Ferris' kecil yang terbuat dari cahaya laser untuk membatasi dan memutar atom atau molekul yang sangat dingin, berpotensi menguji teori relativitas Einstein pada skala kuantum. Metode ini bertujuan untuk mengamati efek dilatasi waktu pada partikel ultradingin, di mana sifat kuantum dapat dimanipulasi dengan presisi. Pendekatan ini dibangun atas pekerjaan sebelumnya dan bisa mengungkap efek tak terduga di pengaturan yang belum dieksplorasi.
Teori relativitas khusus dan umum Albert Einstein, yang dirumuskan pada awal 1900-an, menunjukkan bahwa waktu dapat melebar untuk jam yang bergerak atau berakselerasi, menyebabkan mereka berdetak lebih lambat daripada yang stasioner. Meskipun efek ini telah diamati pada objek besar, Vassilis Lembessis di Universitas King Saud di Arab Saudi dan rekan-rekannya telah merancang cara untuk mengujinya pada skala atom menggunakan atom dan molekul ultradingin.
Usulan tersebut melibatkan pembuatan 'roda Ferris optik' dengan sinar laser untuk membatasi dan memutar partikel dalam bentuk silinder. Ini dibangun atas metode tahun 2007 yang dikembangkan oleh Lembessis dan rekan-rekannya untuk menyetel laser guna mengendalikan gerakan atom. Di ranah ultradingin—hanya beberapa juta derajat di atas nol absolut—sifat kuantum dan gerakan partikel dapat dimanipulasi dengan presisi menggunakan laser dan medan elektromagnetik.
Perhitungan menunjukkan bahwa molekul nitrogen adalah kandidat yang cocok. Dengan memperlakukan gerakan elektron di dalamnya sebagai detik jam internal, peneliti dapat mendeteksi pergeseran frekuensi detik sekecil satu bagian dalam 10 kuadriliun, mengungkap dilatasi waktu rotasional. Menyesuaikan fokus laser akan memungkinkan pengendalian ukuran roda Ferris untuk menguji berbagai rotasi.
Patrik Öhberg di Universitas Heriot-Watt di Inggris memuji ide tersebut: “Penting untuk memeriksa dan mengonfirmasi pemahaman kita tentang fenomena fisik di alam. Saat kita mendapat kejutan, sesuatu yang tak terduga, kita perlu merevisi pemahaman kita dan mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang alam semesta. Pekerjaan ini menyarankan cara alternatif untuk memeriksa sistem relativistik dengan beberapa keuntungan jelas dibandingkan pengaturan mekanis.”
Aidan Arnold di Universitas Strathclyde menambahkan bahwa pengaturan tersebut menghindari kebutuhan kecepatan tinggi yang tidak praktis: “Dengan akurasi luar biasa jam atom… perubahan waktu yang 'dirasakan' oleh atom roda Ferris seharusnya terlihat. Juga, karena atom yang dipercepat tidak bepergian jauh, akan ada banyak waktu untuk mengukur perubahan ini.”
Eksperimen dengan roda Ferris optik masih jarang, membuka kemungkinan untuk menyelidiki 'hipotesis jam' dalam konteks kuantum. Tantangan termasuk mencegah partikel memanas selama rotasi. Temuan tersebut muncul di Physical Review A (DOI: 10.1103/5m6c-hfqt).