Satu Jam Dua Waktu

Saat Mekanika Kuantum Bertemu Relativitas Umum

"Ini adalah paradoks kembar untuk 'anak tunggal' kuantum, dan membutuhkan relativitas umum serta mekanika kuantum. Interaksi antara kedua teori ini belum pernah diselidiki dalam percobaan.’’

Penyatuan mekanika kuantum dan relativitas umum Einstein merupakan salah satu pertanyaan yang paling menarik dan masih terbuka dalam fisika modern. Dalam relativitas umum, gabungan teori gravitasi, ruang dan waktu memberikan prediksi-prediksi yang menjadi bukti jelas pada skala kosmik bintang dan galaksi. Di sisi lain, efek kuantum bersifat rapuh dan biasanya terobservasi pada skala kecil, misalnya ketika mempertimbangkan partikel tunggal dan atom. Itulah mengapa sangat sulit untuk menguji interaksi antara mekanika kuantum dan relativitas umum.

Kini, fisikawan teoritis yang dipimpin Prof. Caslav Brukner dari Universitas Wina mengusulkan suatu eksperimen baru yang dapat mengamati ketumpangtindihan dari kedua teori tersebut. Fokus pekerjaan ini adalah mengukur konsep waktu relativistik umum pada skala kuantum.  Hal ini memungkinkan untuk efek seperti-gelombang, yang disebut interferensi, dengan sebuah partikel tunggal. Namun, jika posisi partikel diukur, atau bahkan jika secara prinsip dapat diketahui, maka efek ini menghilang. Dengan kata lain, tidak mungkin mengamati interferensi dan sekaligus mengetahui posisi partikel. Hubungan antara informasi dan interferensi merupakan contoh komplementaritas kuantum – prinsip yang diusulkan oleh Niels Bohr.

Tim riset Universitas Wina beranggapan bahwa sebuah jam tunggal (partikel dengan perkembangan derajat kebebasan internal seperti spin) dibawa dalam superposisi dari dua lokasi – yang satu lebih dekat dan yang yang satunya lagi lebih jauh dari permukaan bumi.

Berdasarkan relativitas umum, jam berdetak pada tingkat yang berbeda pada dua lokasi, dalam cara yang sama seperti dua kembar yang berbeda usia. Tapi karena waktu yang diukur dengan jam mengungkapkan informasi di mana jam itu terletak, interferensi dan sifat-gelombang jam menjadi menghilang.