Onderzoekers van de Universiteit van Rostock en de Universiteit van Birmingham hebben hun bevindingen gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics, wat interessante perspectieven biedt voor toekomstige technologieën.
De wetenschappers hebben een manier ontdekt om lichtflitsen te creëren die uit het niets lijken te verschijnen en even mysterieus weer verdwijnen. Maar het is geen magie: het is het resultaat van nieuwe ideeën over hoe tijd zelf de wetten van de fysica kan beïnvloeden.
Tijd is altijd al de vreemdste dimensie geweest. Terwijl wij ons vrij door de ruimte kunnen bewegen, gaat de tijd alleen maar vooruit. Deze “pijl van de tijd” werd bijna een eeuw geleden beschreven door de Britse astrofysicus Sir Arthur Eddington.
Een baanbrekend experiment heeft het bestaan onthuld van ‘spacetime topological events’, verschijnselen die zich op specifieke punten in zowel ruimte als tijd manifesteren. Deze verschijnselen lijken op kortstondige lichtflitsen die verschijnen en verdwijnen, en worden beheerst door robuuste wiskundige principes.
— Erika (@ExploreCosmos_)
Ondanks zijn unieke karakter heeft tijd in de natuurkunde traditioneel minder aandacht gekregen dan ruimte. Daar komt nu verandering in. Recente studies naar ‘ruimtetijdkristallen’, structuren die patronen herhalen in zowel ruimte als tijd, hebben wetenschappers ertoe aangezet om de rol van tijd op een andere manier te bekijken.
Zou de unidirectionele aard van tijd kunnen leiden tot totaal nieuwe fysische effecten?
Dit nieuwe onderzoek beantwoordt deze vraag met een volmondig ja. Door middel van zorgvuldig ontworpen experimenten is het team van onderzoekers erin geslaagd om licht op een uniek en precies moment in ruimte en tijd te laten verschijnen.
“Het is bijna bijbels. Eerst is er niets, dan zegt de natuurkunde ‘Er zij licht!’, en daar is het, op een punt in ruimte en tijd.”
Maar deze lichtflitsen zijn niet het resultaat van toeval. Ze zijn gebaseerd op diepgaande wiskundige principes die bekend staan als topologie. Professor Hannah Price van de Universiteit van Birmingham legt uit dat topologie, hoewel abstract, regels vaststelt die het fysieke gedrag bepalen. Dankzij deze wiskundige regels zijn de lichtflitsen buitengewoon stabiel.
Dit licht is, in tegenstelling tot normaal licht, stabieler.
Omdat de tijd alleen maar voortschrijdt, zijn deze bijzondere gebeurtenissen van nature beschermd tegen externe verstoringen, zoals willekeurige veranderingen in de ervaring of parasitair licht. Dr. Joshua Feis uit Rostock wees erop dat dit soort stabiliteit zeldzaam is; de meeste bekende toestanden van licht worden gemakkelijk verstoord door externe factoren.
Door de vreemde en unieke aard van tijd te onderzoeken, hebben de onderzoekers een nieuw hoofdstuk geopend in ons begrip van het universum en de deur naar toekomstige ontdekkingen.
Dr. Sebastian Weidemann voegde hieraan toe dat deze ingebouwde bescherming zeer nuttig zou kunnen zijn in praktische toepassingen, zoals het verbeteren van beeldvormingssystemen, communicatie en lasertechnologieën.
Deze ontdekking toont aan dat, als tijd niet alleen als een achtergrond wordt beschouwd, maar wordt gecombineerd met de krachtige ideeën van de topologie, wetenschappers totaal nieuwe verschijnselen kunnen ontdekken. Het herinnert ons eraan dat zelfs op zo goed onderzocht gebied als de natuurkunde nog verborgen schatten te ontdekken zijn.
