¿Y si el tiempo no fuera una parte fundamental del universo, sino algo que surge de los cambios que ocurren en su interior? Un físico de la Universidad de Birmingham ha creado un universo en miniatura en el laboratorio que ofrece una forma nueva y sorprendente de investigar esta posibilidad.
Utilizando miles de átomos enfriados a temperaturas apenas superiores al cero absoluto, el profesor Giovanni Barontini demostró que el paso del tiempo puede medirse sin necesidad de un reloj externo. En su lugar, una forma de tiempo surge de manera natural a partir del comportamiento de las partículas dentro del sistema experimental.
Los hallazgos, publicados en Physical Review Research, proporcionan evidencia experimental de una idea fascinante en la física teórica: el tiempo podría no ser un componente esencial de la realidad. Podría surgir de las relaciones y los cambios que ocurren dentro del propio universo.
Solemos concebir el tiempo como algo que avanza continuamente, independientemente de lo que suceda a nuestro alrededor. Los segundos transcurren, los planetas orbitan alrededor de las estrellas y el universo evoluciona. Sin embargo, algunas teorías físicas sugieren que, a un nivel fundamental, el tiempo podría funcionar de una manera muy distinta.
Un ejemplo es la ecuación de Wheeler-DeWitt, que aparece en los intentos de combinar la mecánica cuántica con la gravedad. En este marco, el universo puede describirse como un único estado cuántico inmutable, sin un reloj externo que marque el paso del tiempo. Las partículas cuánticas pueden exhibir propiedades tanto ondulatorias como corpusculares, pero el universo, en su conjunto, no posee necesariamente una variable temporal intrínseca.
Esto plantea un gran interrogante: si el universo carece de un reloj externo, ¿cómo es posible que los sucesos ocurran en un orden determinado? ¿Qué es lo que define qué eventos suceden primero y cuáles después?
Una posibilidad es que el tiempo surja de las relaciones cambiantes entre las distintas partes del universo. Barontini diseñó un experimento para investigar si este proceso podía observarse en un entorno de laboratorio.
Para construir su cosmos en miniatura, Barontini empleó una nube de aproximadamente 24 000 átomos, enfriados a apenas unas milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto. A estas temperaturas extraordinariamente bajas, los efectos cuánticos cobran especial relevancia, lo que permite a los investigadores estudiar comportamientos que, en condiciones normales, resultan difíciles de observar.
Los átomos estaban confinados dentro de un sistema cuántico cuidadosamente controlado, diseñado para permanecer aislado de su entorno. Dos haces láser, que operaban a frecuencias distintas, creaban una barrera delgada que dividía el sistema en dos regiones: una región observada ('brillante') y una región no observada ('oscura').
Aunque el sistema en su conjunto estaba aislado del mundo exterior, los átomos podían desplazarse entre ambas regiones.
La región brillante experimentaba ciclos repetidos de expansión y contracción, que recordaban a versiones simplificadas de dos acontecimientos cosmológicos de gran envergadura. La expansión era análoga al Big Bang, mientras que la contracción se asemejaba a un Big Crunch (gran colapso), un destino hipotético del universo en el que la expansión cósmica termina por revertirse y todo colapsa hacia el interior.
El experimento no recreaba estos acontecimientos cósmicos reales; más bien, ofrecía un modelo cuántico simplificado que permitía a los investigadores estudiar cómo reconstruir una secuencia de sucesos sin necesidad de recurrir a un reloj externo al sistema.
