گروهی از فیزیک‌دانان دانشگاه MIT اخیرا مقاله شگفت‌انگیزی منتشر کرده‌اند که تقریبا از نوعی ماشین زمان برای به عقب برگرداندن اتم‌ها حکایت دارد. آن‌ها با موفقیت توانسته‌اند اتم‌های درهم‌تنیده را به‌صورت معکوس رشد دهند و حالا امید دارند که با این تکنیک نه تنها ساعت‌های اتمی را دقیق‌تر کنند، بلکه به دنبال شناسایی ماده تاریک بروند.
پژوهشگران دانشگاه MIT اخیرا دستگاهی ساخته‌اند که اگرچه نمی‌تواند به معنای واقعی کلمه زمان را به عقب برگرداند، اما اجازه می‌دهد اتم‌های درهم‌تنیده را به نحوی دستکاری کنیم که رشد معکوس یکی باعث حرکت رو به عقب دیگری شود و فرآیند تکامل آن را به نمایش بگذارد.
محققان تکنیک ابداعی خود را SATIN نامیده‌اند که سرواژه عبارت «تقویت سیگنال از طریق معکوس‌سازی زمان» است. این تکنیک حساس‌ترین روش اندازه‌گیری نوسانات کوانتومی در طول تاریخ محسوب می‌شود و می‌تواند دقت ساعت‌های اتمی را تا ۱۵ برابر بیشتر کند. این روش همچنین قادر است دقت حسگرهای کوانتومی را افزایش دهد و به شناسایی امواج گرانشی، ماده تاریک و دیگر پدیده‌های فیزیکی کمک کند.
دانشمندان از دهه ۱۹۸۰ با این نظریه آشنا بودند که اگر عملگر همیلتونین یک سیستم کوانتومی معکوس شود و خود سیستم هم فرآیند رشد وارونه‌ای پیدا کند، شرایط به گونه‌ای می‌شود که انگار سیستم در زمان به عقب رفته است. «سیمون کولومبو» از نویسندگان این مقاله می‌گوید ایده این بود که اگر بتوان علامت همیلتونین را معکوس کرد، هر انحراف کوچکی که پس از رشد سیستم به وجود آمده، در صورت بازگشت در زمان تقویت می‌شود.
تکنیک جدید محققان چگونه کار می‌کند؟
محققان از سیستمی از لیزرها استفاده کردند تا اتم‌ها را به دام انداخته و بعد آن‌ها را به یک نور درهم‌تننده آبی بفرستند تا به اجبار در یک وضعیت متناظر با هم نوسان کنند. دانشمندان ابتدا اجازه دادند اتم‌های درهم‌تنیده در زمان به جلو رشد کنند، سپس آن‌ها را در معرض یک میدان مغناطیسی کوچک قرار دادند تا یک تغییر کوچک کوانتومی به وجود آید؛ تغییری که شناسایی آن با ابزارهای معمولی ممکن نیست.
آن‌ها سپس با یک لیزر قرمز رنگ درهم‌تنیدگی اتم‌ها را از بین برده و شرایطی را ایجاد کردند که انگار شرایط به حالت قبل برگشته یا در واقع زمان معکوس شده است. در همین حین نوسانات آن‌ها را اندازه‌گیری کردند و فهمیدند که این فاز به‌طرز ملموسی با فاز قبلی فرق می‌کند. پس نتیجه گرفتند که در تکامل رو به جلوی اتم‌ها یک تغییر کوانتومی به وجود آمده است.
محققان می‌گویند سیستم درهم‌تنیده آن‌ها تا ۱۵ برابر حساس‌تر از سیستم‌های غیردرهم‌تنیده اتمی است. آن‌ها حالا امیدوارند که بتوانند از این حساسیت چشمگیر در حسگرهای کوانتومی برای کشف ماده تاریک استفاده کنند. «ولادان وولتیک»، از نویسندگان این مقاله می‌گوید: «ابری از ماده تاریک در پیرامون زمین می‌تواند زمان را در اطراف ما تغییر دهد. بعضی‌ها ساعت‌های مثلا میان استرالیا و اروپا را با آمریکا مقایسه می‌کنند تا ببینند اثری از تغییر ناگهانی در گذر زمان دیده می‌شود یا خیر. تکنیک ما دقیقا برای همین منظور مناسب است، چون برای انجام این کار مجبورید با گذر ابر [ماده تاریک] تغییر سریع زمانی را اندازه بگیرید.»
نتایج این تحقیقات در مجله Nature منتشر شده است.
