במחקר שממצאיו התפרסמו בעיתון המדעי SCIENCE מתארים החוקרים כיצד ההישג יאפשר בעתיד לחקור את תפקידו של הזמן בפעילות היקוםצוות מחקר באוניברסיטת בן-גוריון שבנגב, בראשותו של פרופ'
רון פולמן, הצליח לשים שעון בודד בשני מקומות בו-זמנית. ב
מאמר שפורסם בעיתון המדעי SCIENCE מתאר הצוות כיצד ההישג יאפשר בעתיד לחקור את תפקידו של הזמן בפעילות היקום. העבודה יכולה, למשל, לתרום להבנת הקשר בין תורת היחסות הכללית של איינשטיין לבין תורת הקוונטים. שתי התורות מהוות את המהפכות הגדולות בפיסיקה של המאה ה-20 ויש ניסיונות רבים לאחד ביניהן או לפחות להבין את הקשר ביניהן.
החוקרים החברים ב
מעבדת השבב האטומי, לקחו אטום והפכו אותו לשעון אטומי, בדומה לזה הנמצא במערכות טכנולוגיות רבות כיום, כגון מערכת ה-GPS. במקביל הם העבירו את האטום דרך מכשיר שמסוגל לגרום לו להיות בשני מקומות בו-זמנית. מכשיר זה, שנקרא אינטרפרומטר, פועל לפי עקרונות תורת הקוונטים שמאפשרים לגוף להיות בכמה מקומות בו-זמנית.
לפי תורת הקוונטים הסטנדרטית הזמן מתקדם באותו קצב בכל המקומות ביקום, בעוד שלפי תורת היחסות הכללית של אינשטיין, הזמן לא מתקדם באותו קצב בכל מקום מכיוון שהזמן מושפע מכוחות גרביטציוניים של מסות גדולות כמו כדור הארץ. החוקרים שאלו, אם כן, מה יקרה לשעון שנמצא בו-זמנית בכמה מקומות שבהם הזמן מתקדם בקצב שונה לאחר שגורמים לו שוב להיות רק במקום אחד.
צוות המחקר הראה שבמצב מוזר זה מתקבלות תופעות חדשות שייתכן ובעתיד יסבירו כיצד לתורת היחסות הכללית יש תפקיד חשוב בגבול בין העולם הקוונטי, בו מותר לגוף להיות בכמה מקומות בו-זמנית, לבין העולם הקלאסי (כך נקרא העולם היום יומי שלנו שבו הגופים גדולים), שבו אסור לגוף להיות בכמה מקומות בו-זמנית. המחקר רומז כי ייתכן שחלקיק, כמו אלקטרון למשל, יכול לעבור מהעולם הקוונטי לעולם הקלאסי בעזרת תורת היחסות הכללית.
מבחינה טכנית, הצוות השתמש בטכנולוגיות מתקדמות של קירור אטומים בעזרת לייזרים, כך שאטומים ייכנסו לתחום הקוונטי" שבו המצב המאפשר לאטום להימצא בכמה מקומות בו-זמנית יכול לשרוד לזמנים ארוכים מספיק בשביל לקיים את הניסוי. האטומים מקוררים לטמפרטורה של כמה ננו-קלוין, קרי, מאוד קרוב לאפס המוחלט (-273 C). לאחר מכן נחשפו האטומים לשדות מגנטיים חזקים ודבר זה הציב את האטומים בשני מקומות בו-זמנית. במקביל, הועברו האטומים למצב שבו הם יכולים לשמש כשעון אטומי שמודד זמן. דבר זה מבוצע על ידי מניפולציה של המצבים הפנימיים של האטום שמורכבים ממגוון של אנרגיות ותנע זויתי (התנע המשויך לאלקטרון הסובב סביב הגרעין- Angular momentum).
לבסוף, חשוב להבהיר כי בלשון יותר מדעית, במקום לומר שגוף כלשהו (שעון במקרה שלנו) היה במספר מקומות בו-זמנית, נהוג לומר שהגוף נמצא בסופרפוזיציה קוונטית במרחב. שפה חדשה זו משמעותית שכן כל הניסיונות לפרש את המציאות של מצב זה בשפה יומיומית הביאו לסתירות כאלו ואחרות. המציאות המוזרה של העולם הקוונטי ניתנת כנראה לתיאור מדויק רק דרך המתמטיקה. שימוש במלים, שהן תולדה של ניסיוננו השאוב מהעולם היום-יומי הקלאסי, תמיד הכשיל את המשתמש בבואו לתאר את המציאות הקוונטית. ניתן אולי לומר בצורה מעט שונה שהשעון נמצא במצב שבו הוא חש את המתרחש בשני המקומות בו-זמנית.
צוות המחקר של פרופ' פולמן כלל את הסטודנט לדוקטורט יאיר מרגלית, את הבתר-דוקטורנטים דר' ציפן זו ודר' שמעון מכלוף, וכן את החוקרים דר' יונתן יפה ודר' דניאל רורליך.
