物理学者らは、時間が独立して存在するのではなく量子効果から生じるものかどうかを探るため、超低温原子を用いて宇宙の単純なモデルを作成した。バーミンガム大学の研究チームが主導したこの成果は、数十年前から議論されてきた仮説を実験的に裏付ける新たな知見を提供している。
ジョヴァンニ・バロンティーニ氏率いる研究チームは、約2万個のルビジウム原子を絶対零度近くまで冷却し、相互作用しない「ブライト（明）」と「ダーク（暗）」という2つのグループに分けた。この初期状態において、システムに変化は見られず、したがって時間の経過も存在しなかった。
レーザーを照射することで、これら2つのグループ間で原子を入れ替えさせた。その結果生じたエントロピーの増大により、チームはモデル宇宙における内部時間を定義することが可能となった。この内部時間を用いてシュレーディンガー方程式で計算を行ったところ、観測された原子の量子状態と一致した。
この理論的な示唆は1930年代のネヴィル・モットまで遡るものであり、2013年には量子もつれ状態にある光子を用いた実験で初めてその兆候が得られていた。今回の冷原子を用いたシステムはより複雑であり、量子力学の計算において内部時間を直接利用することを可能にした。
専門家らは、今回の実験が長年議論されてきた考えを裏付けるものである一方で、現実の宇宙のあらゆるスケールにおいて同じメカニズムが働いていることまでを証明するものではないと指摘している。