उन्होंने एक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनाया—यह पदार्थ की वह अवस्था है जहां अतिशीत परमाणु एक एकल, सुसंगत क्वांटम वस्तु की तरह व्यवहार करते हैं—और इसे एक समय-स्वतंत्र (स्थायी) जाल में रखा। फिर एक सावधानीपूर्वक ट्यून की गई प्रकाशीय लेज़र दीवार ने इस बादल को एक प्रेक्षित "चमकीले" क्षेत्र और एक अप्रेक्षित "अंधेरे" क्षेत्र में बांट दिया, जबकि परमाणु इस दीवार के आर-पार सुरंग बनाकर या पार कर सकते थे। महत्वपूर्ण बात यह है कि पूरे सिस्टम की सूक्ष्म-स्तरीय (फाइन-ग्रेंड) एंट्रॉपी स्थिर रहती है, जो एक बंद, अलग-थलग प्रणाली की परिभाषित विशेषता है। इसलिए, चमकीले क्षेत्र की स्थूल-स्तरीय (कोर्स-ग्रेंड) एंट्रॉपी में कोई भी बदलाव अनिवार्य रूप से छिपे हुए अंधेरे क्षेत्र के साथ एंट्रॉपी के आदान-प्रदान के कारण ही होना चाहिए।

समय के तीर का अवलोकन

जब सिस्टम को सील करके विभाजित कर दिया गया, तो टीम ने चमकीले क्षेत्र के विकास पर नज़र रखी और ब्रह्मांडीय समानताओं की एक उल्लेखनीय श्रृंखला की खोज की।

बिग बैंग और बिग क्रंच के चक्र

लेज़र दीवार के पार परमाणुओं के आवागमन के साथ ही चमकीला क्षेत्र बार-बार फैलता और फिर सिकुड़ता रहा। यह चक्र एक ब्रह्मांडीय उछाल (कॉस्मोलॉजिकल बाउंस) की नकल करता है। वह क्षण जब परमाणुओं ने पहली बार चमकीले क्षेत्र में प्रवेश किया, उसे "बिग बैंग" के रूप में समझा गया, और उनकी पूरी तरह से अंधेरे क्षेत्र में वापसी को "बिग क्रंच" माना गया। यह उछाल चक्र कई बार दोहराया गया, जिसने प्रयोगशाला के भीतर एक लघु, बार-बार दोहराने वाला ब्रह्मांडीय इतिहास रच दिया।

एक आंतरिक घड़ी के रूप में एन्ट्रॉपिक समय

परमाणुओं के इस उतार-चढ़ाव से शोधकर्ताओं ने एक "एन्ट्रॉपिक समय" (Entropic Time) को परिभाषित किया। चूंकि पूरे सिस्टम की एंट्रॉपी संरक्षित है, दोनों क्षेत्रों के बीच परमाणुओं की दिशात्मक गति ने चमकीले क्षेत्र में एंट्रॉपी का एक मापने योग्य, एक-तरफ़ा प्रवाह बनाया। इस प्रवाह ने एक विश्वसनीय आंतरिक घड़ी के रूप में काम किया, जिसमें कई आश्चर्यजनक गुण थे:

• एक सुसंगत दिशा: एन्ट्रॉपिक समय एक ही सुसंगत दिशा में बहता था, और इसने कई विस्तार-संकुचन चक्रों की घटनाओं को सही क्रम में रखा।
• परिवर्तनशील गति: क्षेत्रों के बीच एंट्रॉपी के आदान-प्रदान की दर के अनुसार यह आंतरिक घड़ी तेज़ या धीमी हो जाती थी।
• सटीक भविष्यवाणी: बारोंटिनी ने पारंपरिक प्रयोगशाला समय के बजाय इसी आंतरिक, एन्ट्रॉपिक समय पर आधारित एक प्रभावी श्रोडिंगर-सदृश (Schrödinger-like) समीकरण निकाला और दिखाया कि इसने चमकीले क्षेत्र के मापे गए विकास को सटीक रूप से पुनरुत्पादित किया।

हीट डेथ और समय का अंत

जब चमकीले और अंधेरे क्षेत्रों के बीच परमाणुओं का वितरण अंततः स्थिर हो गया और बदलना बंद हो गया, तो एंट्रॉपी का आदान-प्रदान रुक गया। इस बिंदु पर, प्रेक्षित क्षेत्र के दृष्टिकोण से, समय प्रभावी रूप से थम गया—यह हमारे अपने ब्रह्मांड के लिए अनुमानित 'हीट डेथ' (ऊष्मीय मृत्यु) का एक सादृश्य है।

ब्रह्मांड की हमारी समझ के लिए यह महत्वपूर्ण क्यों है

यह प्रयोग इसलिए मायने रखता है क्योंकि यह एक बुनियादी प्रश्न को सैद्धांतिक अटकलों से निकालकर प्रायोगिक भौतिकी के दायरे में ले आता है। एक बंद क्वांटम प्रणाली को विभाजित करके और केवल एन्ट्रॉपी गतिशीलता से समय को उभरते हुए देखकर, टीम ने संबंधपरक-समय निर्माणों के लिए पहली नियंत्रित जांच-स्थली प्रदान की। उनके निष्कर्ष इस विचार का समर्थन करते हैं कि समय कोई मौलिक, बाहरी पृष्ठभूमि नहीं है, बल्कि एक थर्मोडायनामिक घटना है जो तब उत्पन्न होती है जब एक प्रेक्षक एक उपतंत्र को—ठीक वैसे ही जैसे चमकीले और अंधेरे क्षेत्रों के बीच का अंतर—एक बड़े, शाश्वत संपूर्ण से अलग करता है। यह टेबलटॉप लघु ब्रह्मांड अब वास्तविक ब्रह्मांड की भौतिकी की खोज के लिए एक नई प्रयोगसिद्ध खिड़की प्रस्तुत करता है।

उन्होंने एक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनाया—यह पदार्थ की वह अवस्था है जहां अतिशीत परमाणु एक एकल, सुसंगत क्वांटम वस्तु की तरह व्यवहार करते हैं—और इसे एक समय-स्वतंत्र (स्थायी) जाल में रखा। फिर एक सावधानीपूर्वक ट्यून की गई प्रकाशीय लेज़र दीवार ने इस बादल को एक प्रेक्षित "चमकीले" क्षेत्र और एक अप्रेक्षित "अंधेरे" क्षेत्र में बांट दिया, जबकि परमाणु इस दीवार के आर-पार सुरंग बनाकर या पार कर सकते थे। महत्वपूर्ण बात यह है कि पूरे सिस्टम की सूक्ष्म-स्तरीय (फाइन-ग्रेंड) एंट्रॉपी स्थिर रहती है, जो एक बंद, अलग-थलग प्रणाली की परिभाषित विशेषता है। इसलिए, चमकीले क्षेत्र की स्थूल-स्तरीय (कोर्स-ग्रेंड) एंट्रॉपी में कोई भी बदलाव अनिवार्य रूप से छिपे हुए अंधेरे क्षेत्र के साथ एंट्रॉपी के आदान-प्रदान के कारण ही होना चाहिए।

समय के तीर का अवलोकन

जब सिस्टम को सील करके विभाजित कर दिया गया, तो टीम ने चमकीले क्षेत्र के विकास पर नज़र रखी और ब्रह्मांडीय समानताओं की एक उल्लेखनीय श्रृंखला की खोज की।

बिग बैंग और बिग क्रंच के चक्र

लेज़र दीवार के पार परमाणुओं के आवागमन के साथ ही चमकीला क्षेत्र बार-बार फैलता और फिर सिकुड़ता रहा। यह चक्र एक ब्रह्मांडीय उछाल (कॉस्मोलॉजिकल बाउंस) की नकल करता है। वह क्षण जब परमाणुओं ने पहली बार चमकीले क्षेत्र में प्रवेश किया, उसे "बिग बैंग" के रूप में समझा गया, और उनकी पूरी तरह से अंधेरे क्षेत्र में वापसी को "बिग क्रंच" माना गया। यह उछाल चक्र कई बार दोहराया गया, जिसने प्रयोगशाला के भीतर एक लघु, बार-बार दोहराने वाला ब्रह्मांडीय इतिहास रच दिया।

एक आंतरिक घड़ी के रूप में एन्ट्रॉपिक समय

परमाणुओं के इस उतार-चढ़ाव से शोधकर्ताओं ने एक "एन्ट्रॉपिक समय" (Entropic Time) को परिभाषित किया। चूंकि पूरे सिस्टम की एंट्रॉपी संरक्षित है, दोनों क्षेत्रों के बीच परमाणुओं की दिशात्मक गति ने चमकीले क्षेत्र में एंट्रॉपी का एक मापने योग्य, एक-तरफ़ा प्रवाह बनाया। इस प्रवाह ने एक विश्वसनीय आंतरिक घड़ी के रूप में काम किया, जिसमें कई आश्चर्यजनक गुण थे:

• एक सुसंगत दिशा: एन्ट्रॉपिक समय एक ही सुसंगत दिशा में बहता था, और इसने कई विस्तार-संकुचन चक्रों की घटनाओं को सही क्रम में रखा।
• परिवर्तनशील गति: क्षेत्रों के बीच एंट्रॉपी के आदान-प्रदान की दर के अनुसार यह आंतरिक घड़ी तेज़ या धीमी हो जाती थी।
• सटीक भविष्यवाणी: बारोंटिनी ने पारंपरिक प्रयोगशाला समय के बजाय इसी आंतरिक, एन्ट्रॉपिक समय पर आधारित एक प्रभावी श्रोडिंगर-सदृश (Schrödinger-like) समीकरण निकाला और दिखाया कि इसने चमकीले क्षेत्र के मापे गए विकास को सटीक रूप से पुनरुत्पादित किया।

हीट डेथ और समय का अंत

जब चमकीले और अंधेरे क्षेत्रों के बीच परमाणुओं का वितरण अंततः स्थिर हो गया और बदलना बंद हो गया, तो एंट्रॉपी का आदान-प्रदान रुक गया। इस बिंदु पर, प्रेक्षित क्षेत्र के दृष्टिकोण से, समय प्रभावी रूप से थम गया—यह हमारे अपने ब्रह्मांड के लिए अनुमानित 'हीट डेथ' (ऊष्मीय मृत्यु) का एक सादृश्य है।

ब्रह्मांड की हमारी समझ के लिए यह महत्वपूर्ण क्यों है

यह प्रयोग इसलिए मायने रखता है क्योंकि यह एक बुनियादी प्रश्न को सैद्धांतिक अटकलों से निकालकर प्रायोगिक भौतिकी के दायरे में ले आता है। एक बंद क्वांटम प्रणाली को विभाजित करके और केवल एन्ट्रॉपी गतिशीलता से समय को उभरते हुए देखकर, टीम ने संबंधपरक-समय निर्माणों के लिए पहली नियंत्रित जांच-स्थली प्रदान की। उनके निष्कर्ष इस विचार का समर्थन करते हैं कि समय कोई मौलिक, बाहरी पृष्ठभूमि नहीं है, बल्कि एक थर्मोडायनामिक घटना है जो तब उत्पन्न होती है जब एक प्रेक्षक एक उपतंत्र को—ठीक वैसे ही जैसे चमकीले और अंधेरे क्षेत्रों के बीच का अंतर—एक बड़े, शाश्वत संपूर्ण से अलग करता है। यह टेबलटॉप लघु ब्रह्मांड अब वास्तविक ब्रह्मांड की भौतिकी की खोज के लिए एक नई प्रयोगसिद्ध खिड़की प्रस्तुत करता है।