De wormgaten waardoor je in de tijd zou kunnen reizen (afb: Phyisics World)

Australische natuurkundigen zeggen dat ze met behulp van standaard optische technieken een reis in de tijd van fotonen hebben gesimuleerd. Hun werk zou, denken de onderzoekers, kunnen bijdragen ‘vereniging’ van de kwantummechanica en de zwaartekracht. Critici stellen dat ze niet bewezen hebben dat tijdreizen mogelijk is. Toe maar.

Hoewel het onmogelijk lijkt om vooruit of terug in de tijd te reizen, sluit de algemene relativiteitstheorie van Einstein die mogelijkheid niet uit. De theorie staat lussen in de ruimtetijd toe, die het gevolg kunnen zijn van zeer grote zwaartekrachtbronnen zoals de gedachte zwarte gaten. Die zouden objecten kunnen terugbrengen naar een plaats en tijd die ze al gepasseerd zijn, via wat wordt genoemd wormgaten. In de klassieke natuurkunde zou die mogelijkheid leiden tot paradoxen. Een van de bekendste van die paradoxen is de grootvaderparadox. Iemand die terugreist in de tijd zou zijn grootvader kunnen doden als die nog jong is, waardoor hij (zij?) zijn eigen leven blokkeert. Het kwantummechanische equivalent van de grootvaderparadox is dat een subatomair deeltje dat zich in twee toestanden kan bevinden (0 en 1) overeenkomend met dood en leven. Dat deeltje, in toestand 1, zou zijn jongere ‘zelf’ kunnen omdraaien in de 0.
Martin Ringbauer en zijn medewerkers van de universiteit van Queensland in Brisbane probeerden het zogeheten Deutsch-model te reproduceren, maar omdat er geen ‘gesloten tijdachtige krommes‘ in het lab voorhanden waren, konden ze geen jongere en oudere versie van hetzelfde kwantumdeeltje bekijken. In plaats daarvan gebruikten ze twee afzonderlijke deeltjes. Het idee is dat het ‘jongere’ deeltje in de normale tijdruimte blijft, terwijl het ‘oudere’ deeltje in een wormgat verdwijnt en dan weer terugkomt als het ‘verleden’ en wisselwerkt met zijn jongere broertje.
Om dat te bewerkstelligen maakten de onderzoekers paren fotonen. Het ‘jongere’ foton werd gemerkt door het te polariseren met een horizontale polarisatie als 0 en een verticale als 1 en alles daartussen als superpositie. Dat foton wisselwerkte met zijn oudere collega in een bundelsplitser en het resultaat van die ontmoeting werd met detectoren opgenomen.  Een van die detectoren vormde de toegang tot het ‘wormgat’ en werd gebruikt om het ‘oudere’ foton in dezelfde toestand te brengen als aan het begin van de proef, het punt waarop het foton uit het  wormgat komt. Zo voldoet de proef aan de consistentie-eis van David Deutsch om de paradoxen van het reizen in de tijd te voorkomen: wat in een wormgat verdwijnt, moet er onveranderd weer uit komen.
Het ‘jongere’ lichtdeeltje werd willekeurig gepolariseerd in een van de 32 polariseringsrichtingen. Ze vonden dat de aanwezigheid van een ‘gesloten tijdachtige kromme’ de waarnemer in de gelegenheid stelt niet-orthogonale toestanden (niet 0 of 1) van het tijdreizende deeltje waar te nemen. In normale kwantumsystemen is dat onmogelijk. Volgens projectleider  Tim Ralph, suggereert dit resultaat een manier om kwantumversleuteling te breken. Ook zou dit onderzoek inzicht geven in de ‘wrijving’ tussen kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie, gegeven het feit dat gesloten tijdachtige krommes alleen mogelijk zijn in sterk gekromde zwaardekrachtvelden.
Volgens Todd Brun van de universiteit van Zuid-Californië is het Asutralische onderzoek een mooie demonstratie van de vreemde konsekwenties van het model van Deutsch, maar zou het geen test van het model zelf zijn. Anderen stellen echter dat de resultaten volledig te verklaren zijn met principes uit de kwantumoptica. Ook zou er in het experiment geen manier zijn om niet-orthogonale toestanden te onderscheiden. Twijfel alom dus. Ik begrijp er sowieso niks van: hoe kun je simuleren dat een deeltje terugreist in de tijd, als je twee deeltjes gebruikt?

Bron: Physics World