นาฬิกานิวเคลียร์เรือนแรกเริ่มทดสอบการเปลี่ยนแปลงของค่าคงที่พื้นฐาน
(quantamagazine.org)- ทีมนักวิจัยจาก JILA วัดการเปลี่ยนผ่านระหว่างสองสถานะของนิวเคลียส thorium-229 ได้ด้วยความแม่นยำระดับ หนึ่งในล้านล้าน ถือเป็นการปิดฉากการค้นหาความถี่เลเซอร์ของการเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์ที่ดำเนินมากว่า 50 ปีได้แทบสมบูรณ์
- thorium-229 เป็นกรณีพิเศษที่การเปลี่ยนแปลงของ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ภายในนิวเคลียสเกือบหักล้างกัน จึงสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนผ่านของนิวเคลียสได้ด้วยพลังงานเพียงเล็กน้อย
- หลังจากผลงานของทีมนักวิจัยยุโรปในเดือนเมษายน 2024 และกลุ่ม UCLA ในเดือนกรกฎาคม ก็มีผลจาก JILA ตามมา โดยการวัดครั้งนี้ แม่นยำกว่าการสังเกตก่อนหน้าหลายล้านเท่า
- การเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของค่าคงที่พื้นฐานมากกว่าสถานะอะตอมอย่างมาก แต่การเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้อาจอยู่ที่ระดับ หนึ่งในสิบล้านล้าน จึงยังต้องเพิ่มความแม่นยำขึ้นอีก
- นาฬิกานิวเคลียร์ thorium-229 อาจกลายเป็นเครื่องมือใหม่สำหรับทดสอบเชิงทดลองถึง การเปลี่ยนแปลงของกฎฟิสิกส์ตามกาลเวลา ที่แบบจำลองอย่าง axion ของสสารมืดหรือทฤษฎีสตริงทำนายไว้
การวัดการเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์ thorium-229 ของ JILA
- ในคืนหนึ่งของเดือนพฤษภาคม 2024 Chuankun Zhang นักศึกษาบัณฑิตศึกษาของ JILA ตรวจพบสัญญาณของ การเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์ ที่นิวเคลียส thorium-229 เปลี่ยนระหว่างสองสถานะ
- นักวิจัยผ่านขั้นตอนยืนยันหลายอย่างก่อนสรุปว่าสัญญาณนี้เป็นการเปลี่ยนผ่านของนิวเคลียส thorium-229 จริง
- ผลการวัดของกลุ่มวิจัย Jun Ye ได้รับการรายงานใน Nature เมื่อวันที่ 4 กันยายน 2024
- นี่เป็นผลลัพธ์ชิ้นที่สามของการสังเกตการเปลี่ยนผ่านของ thorium-229 ที่เผยแพร่ในช่วง 4 เดือนล่าสุด ต่อจากผลของนักวิจัยในเยอรมนีและแคลิฟอร์เนีย
- การวัดครั้งนี้ แม่นยำกว่าผลก่อนหน้าหลายล้านเท่า และมีลักษณะเป็นการปิดฉากกระบวนการค้นหาความถี่เลเซอร์ที่แน่นอนซึ่งใช้กระตุ้นการเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์อันยาวนาน
เหตุใด thorium-229 จึงพิเศษ
- นาฬิกาอะตอมทั่วไปอาศัยกระบวนการที่อิเล็กตรอนดูดกลืนโฟตอนจนอยู่ในสถานะกระตุ้น แล้วกลับลงสู่สถานะพื้น
- ความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนผ่านของอะตอมซีเซียมเป็นตัวกำหนดมาตรฐานสากลของ 1 วินาทีในปัจจุบัน
- 1 วินาทีถูกนิยามว่าเป็นช่วงเวลาที่คลื่นดังกล่าวจำนวน 9,192,631,770 ลูกผ่านจุดหนึ่งในอวกาศ
- นิวเคลียสอะตอมก็มีทั้งสถานะพื้นและสถานะกระตุ้นเช่นกัน แต่โปรตอนและนิวตรอนยึดกันแน่นกว่าอิเล็กตรอนมาก จึงมักต้องใช้โฟตอนพลังงานสูงกว่ามากอย่าง รังสีแกมมา
- นิวเคลียสของ thorium-229 เป็นข้อยกเว้นที่ต้องใช้พลังงานต่ำมากเป็นพิเศษในการเปลี่ยนผ่านของนิวเคลียส
- แรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างโปรตอนในนิวเคลียสพยายามผลักนิวเคลียสให้แยกออก ขณะที่แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มทำหน้าที่ยึดมันไว้
- ในการเปลี่ยนสปินของนิวตรอนวงนอกสุดของ thorium-229 การเปลี่ยนแปลงของแรงทั้งสองแทบหักล้างกันอย่างพอดี ทำให้ความต่างพลังงานระหว่างสถานะกระตุ้นกับสถานะพื้นมีค่าน้อยมาก
- การเปลี่ยนผ่านนี้ใช้พลังงานต่ำกว่าการกระตุ้นนิวเคลียสทั่วไปประมาณ 10,000 เท่า
วัสดุทดลองจากผลพลอยได้ของสงครามเย็น
- thorium-229 เกิดจากการสลายตัวของ uranium-233 ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากงานวิจัยอาวุธนิวเคลียร์ในยุคสงครามเย็น
- สหรัฐฯ ผลิต uranium-233 ราว 2 ตันตั้งแต่ทศวรรษ 1950 ถึง 1970 โดยมันเคยถูกพิจารณาเป็นวัสดุฟิชชันระดับอาวุธทางเลือกแทน uranium-235 และ plutonium-239
- ในปี 1976 Larry Kroger และ Charles Reich แห่ง Idaho National Laboratory ศึกษารังสีที่ออกมาจากของเสียของ uranium-233 และพบหลักฐานทางอ้อมว่า thorium-229 มีสถานะกระตุ้นของนิวเคลียสที่มีพลังงานต่ำกว่าที่คาดมาก
- ในปี 1990 Reich และเพื่อนร่วมงานยืนยันผ่านการวัดซ้ำที่แม่นยำขึ้นว่า พลังงานของสถานะกระตุ้นนี้ต่ำกว่าที่เคยคิดไว้ตอนแรกมากกว่า 10 เท่า
- โดยทั่วไปการเปลี่ยนผ่านของนิวเคลียสต้องใช้พลังงานระดับหลายล้านอิเล็กตรอนโวลต์ แต่ การเปลี่ยนผ่านของ thorium-229 ใช้พลังงานต่ำกว่า 10 อิเล็กตรอนโวลต์
- ช่วงพลังงานนี้อยู่ในขอบเขตที่เลเซอร์ที่มีอยู่สามารถส่งมอบได้อย่างเสถียรและแม่นยำ
- Eric Hudson กล่าวว่าในแผนผังนิวเคลียสทั้งหมด มีเพียง thorium-229 เท่านั้นที่เป็นกรณีแบบนี้
แนวคิดนาฬิกานิวเคลียร์และการตรวจสอบค่าคงที่พื้นฐาน
- ในปี 2003 Ekkehard Peik และ Christian Tamm เสนอแนวคิด นาฬิกานิวเคลียร์ โดยใช้ thorium-229
- เนื่องจากนิวเคลียสถูกล้อมด้วยกลุ่มเมฆอิเล็กตรอนและจึงมีฉนวนจากโลกภายนอก นาฬิกาที่อาศัย thorium-229 จึงอาจไวต่อสัญญาณรบกวนพื้นหลังน้อยกว่านาฬิกาอะตอมชั้นนำในเวลานั้น
- Victor Flambaum แสดงให้เห็นว่านาฬิกาที่ทั้งไวและแยกตัวจากสิ่งรบกวนเช่นนี้สามารถใช้ทดสอบ ความคงตัว ของธรรมชาติเองได้
- ในสมการฟิสิกส์มีค่าคงที่พื้นฐานอยู่ราว 26 ค่า เช่น ความเร็วแสงและค่าคงที่ความโน้มถ่วง
- ทฤษฎีอย่างทฤษฎีสตริงทำนายว่า ตัวเลขเหล่านี้อาจเปลี่ยนไปเล็กน้อยมากตามกาลเวลา
- แบบจำลองยอดนิยมแบบหนึ่งของสสารมืดมองว่า หากสสารมืดประกอบด้วยอนุภาคเชิงคลื่นที่เรียกว่า axion ความหนาแน่นของ axion ที่เปลี่ยนไปตามตำแหน่งอาจทำให้ความแรงของแรงบางชนิดเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้
- การเปลี่ยนแปลงของความแรงของแรงสามารถเปลี่ยนพลังงานของสถานะในนิวเคลียสได้
- พลังงานของสถานะในนิวเคลียสถูกกำหนดจากการบวกและลบกันของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มขนาดใหญ่ที่กระทำต่อโปรตอนและนิวตรอน
- การเปลี่ยนผ่านของ thorium-229 มีความต่างพลังงานเล็กมาก จึงอาจทำให้การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงปรากฏเด่นชัดเป็นพิเศษ
การแข่งขันค้นหาความถี่เลเซอร์
- ในช่วงแรก ค่าประมาณพลังงานที่ต้องใช้สำหรับการเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์มีความแม่นยำน้อยกว่าความยาวคลื่นเลเซอร์ที่นักวิจัยต้องค้นหาถึง 1,000 เท่า
- นักวิจัยต้องตัดความเป็นไปได้ของความยาวคลื่นเลเซอร์ทีละหลายพันค่า และการกักอะตอม thorium-229 ไว้เพียงไม่กี่อะตอมแล้วฉายเลเซอร์พร้อมรอโฟตอนนั้นช้าเกินไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
- ตามแนวทางของ Eric Hudson หลายกลุ่มจึงเริ่มสร้างสารประกอบผลึกของแข็งที่บรรจุ thorium ไว้ภายใน
- ผลึกสามารถบรรจุอะตอมได้ไม่ใช่แค่ไม่กี่อะตอม แต่ถึงระดับ หลายล้านล้านอะตอม
- ทำให้ใช้เลเซอร์ตัดความเป็นไปได้ของหลายความยาวคลื่นได้อย่างรวดเร็ว
- ทีม CERN สร้างจุดเปลี่ยนในปี 2023 ด้วยการสร้าง thorium-229 ในสถานะกระตุ้นจากการสลายกัมมันตรังสี และวัดแสงอัลตราไวโอเลตอันแผ่วเบาจากการเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์ได้โดยตรงในสภาพแวดล้อมที่เงียบกว่าเดิม
- ผลจาก CERN ทำให้ช่วงการค้นหาแคบลงอย่างมาก และในเดือนเมษายน 2024 ทีมยุโรปรายงานเป็นครั้งแรกว่าตรวจสอบสถานะดังกล่าวด้วยเลเซอร์ได้แล้ว
- กลุ่ม Hudson แห่ง UCLA ก็เผยแพร่การค้นพบใน Physical Review Letters เมื่อเดือนกรกฎาคม 2024 เช่นกัน
- กลุ่มของ Jun Ye ที่ JILA ได้ผลึกชิ้นหนึ่งที่ Thorsten Schumm สร้างไว้ และพัฒนาเลเซอร์อัลตราไวโอเลตเฉพาะทางสำหรับเปลี่ยน thorium-229 ให้เป็นนาฬิกานิวเคลียร์
- เลเซอร์นี้ใช้ทดสอบหลายความยาวคลื่นพร้อมกันเพื่อค้นหาการเปลี่ยนผ่าน
- ผลของ JILA จึงมีลักษณะเป็นการปิดฉากการค้นพบแบบขนานทั้งสามด้วยการวัดพลังงานที่แม่นยำที่สุด
เหตุใดจึงยังต้องการความแม่นยำที่สูงกว่าเดิม
- พลังงานของสถานะนิวเคลียร์ของ thorium ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของค่าคงที่พื้นฐานมากกว่าสถานะอะตอมใด ๆ อย่างมาก
- ปัจจุบันกลุ่มของ Ye สามารถวัดการเปลี่ยนผ่านนาฬิกานิวเคลียร์ได้ด้วยความแม่นยำระดับ หนึ่งในล้านล้าน
- หากต้องการมองเห็นการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดกว่าระดับที่นาฬิกาอะตอมเดิมตัดทิ้งไปแล้ว ก็จำเป็นต้องเพิ่มความแม่นยำขึ้นอีก
- การเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้อาจอยู่ในระดับ หนึ่งในสิบล้านล้าน ซึ่ง Ye มองว่าเป็นเรื่องของ “อีกหลายปีข้างหน้า”
- thorium-229 ที่มาจากผลพลอยได้เก่าแก่ในยุคสงครามเย็น อาจกลายเป็นเครื่องมือสำหรับค้นหาหลักฐานของฟิสิกส์ที่ลึกกว่านั้นซึ่งยังไม่ถูกค้นพบและค้ำจุนเอกภพไว้
1 ความคิดเห็น
ความเห็นจาก Hacker News
ถ้าใช้สิ่งนี้สร้าง นาฬิกานิวเคลียร์ ได้ และลด Allan drift ลงได้มากพอจนใช้งานได้จริง ก็ดูเหมือนว่าจะต้องสังเกตการณ์กันหลายปีกว่าจะเก็บข้อมูลได้มากพอสำหรับวัดความแตกต่างที่มีนัยสำคัญและค้นพบอะไรบางอย่าง
ระหว่างนั้นก็ต้องหักล้างผลจากการขยับวัตถุขึ้นลงแค่ 1 ซม. ตำแหน่งของดวงจันทร์ และแหล่ง สัญญาณรบกวน อีกสารพัด
สุดท้ายคงทำสำเร็จได้แน่ และพอได้ฟังเรื่องราวทั้งกระบวนการทีหลัง ก็น่าจะน่าทึ่งมาก
ระหว่างรอ เจอวิดีโอบันทึกการประชุมบน YouTube ที่อธิบายการทำงานของ chip-scale atomic clock ได้ชัดที่สุดเท่าที่เคยเห็น: https://www.youtube.com/watch?v=wHYvS7MtBok
สักวันก็หวังว่าจะได้เห็น chip-scale optical lattice clock ด้วย
ยิ่งไปกว่านั้น ต้นทุนการกระจายติดตั้งก็ดูต่ำกว่าฮาร์ดแวร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์มาก ดังนั้นอาจติดตั้งอุปกรณ์จำลองได้มากพอทั่วโลกเพื่อหักล้างแหล่งสัญญาณรบกวนในท้องถิ่นได้ด้วย
ประโยคที่ว่า “นิวเคลียสอะตอมจำนวนมากมีการเปลี่ยนสถานะสปินคล้ายกัน แต่มีเพียง thorium-229 เท่านั้นที่การหักล้างนี้เกือบสมบูรณ์แบบ” พออ่านคู่กับประโยคที่ว่า “ค่าคงที่ทางฟิสิกส์ อาจไม่คงที่จริง” แล้วน่าสนใจมาก
ถ้า ค่าคงที่ทางฟิสิกส์ เปลี่ยนไปตามเวลา จริง ๆ แล้ว thorium-229 อาจไม่ได้พิเศษอะไร แต่อาจเป็นเพียงไอโซโทปที่ ณ ช่วงเวลานี้แรงผลักทางไฟฟ้ากับแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มบังเอิญสมดุลกันพอดี
อีกพันล้านปีข้างหน้า ธาตุอื่นอาจมารับบทนี้ก็ได้ หรืออาจเป็นเรื่องโชคดีที่เราเกิดมาอยู่ในยุคที่ไอโซโทปหนึ่งของธาตุที่มีอยู่เดิมดันลงตัวพอดี
จุดเวลาหรือสถานที่ที่สองแรงนี้สมดุลกันอย่างแม่นยำที่สุดอาจเคยมีมาแล้วหรือจะเกิดขึ้นในอนาคต และช่วงนั้นอาจเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดการเปลี่ยนแปลงของค่าคงที่อย่างละเอียด เหมือนกับที่สุริยุปราคาเป็นโอกาสดีในการตรวจสอบการหักเหของแสงจากแรงโน้มถ่วง
ถึงอย่างนั้นก็ยังมีตัวเลขบางตัว เช่น ค่าคงที่โครงสร้างละเอียด ที่ดูเหมือนจะอนุมานจากค่าอื่นได้ยากหรือแทบเป็นไปไม่ได้ คำอธิบายแบบวิทยาศาสตร์สำหรับคนทั่วไปที่เคยเจอคือหลักมานุษยวิทยา ว่าค่าพวกนี้ต้องเป็นแบบนั้นถึงจะมีใครสักคนมาตั้งคำถามนี้ได้
แต่นักวิทยาศาสตร์จริง ๆ มองเรื่องนี้อย่างไร ผมก็ไม่ค่อยแน่ใจ
ปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้เกิดแรงทั่วไปก็ผูกอยู่กับความเร็วแสง และอย่างอื่นทั้งหมดก็เช่นกัน
ค่าคงที่อื่นอาจเปลี่ยนได้ แต่ถ้าความเร็วแสงที่สังเกตได้เฉพาะที่เปลี่ยนไปได้จริง นั่นคงน่าตกใจมาก
ถ้าตัวเลขอย่างความเร็วแสงหรือค่าคงที่ความโน้มถ่วงเป็นตัวกำหนดวิธีที่เอกภพทำงาน แต่จริง ๆ แล้วอาจไม่คงที่ จากมุมมองคนนอกวงการฟิสิกส์ แรงโน้มถ่วง ก็ดูเหมือนเป็นแรงชนิดหนึ่งที่อาจเปลี่ยนแปลงได้อยู่เสมอ
ถ้าอย่างนั้น มันอาจเป็นคำอธิบายทางเลือกของปัญหาสสารมืดที่หายไป หรือเหตุผลว่าทำไมสิ่งมีชีวิตจำนวนมากบนโลกเมื่อหลายล้านปีก่อนถึงมีขนาดใหญ่กว่านี้ก็ได้ แน่นอนว่าผมไม่มีพื้นฐานฟิสิกส์มากพอ อาจเกิดความขัดแย้งถ้าพยายามอธิบายสองปรากฏการณ์นี้พร้อมกัน
ในบทความบอกว่ามีค่าคงที่ 26 ค่า แต่ดูจาก https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_physical_constants แล้วเหมือนจะมีมากกว่านั้น
แล้วค่าคงที่ที่เป็น อัตราส่วน อย่างค่าคงที่โครงสร้างละเอียด ต่อให้มีการเปลี่ยนแปลงจริง ถ้าอัตราส่วนยังเท่าเดิมก็คงตรวจจับไม่ได้ คล้ายกับ π ที่เป็นอัตราส่วนจึงยังคงเดิม
แถมยังไม่จำเป็นต้องเป็นชุด 26 ค่าชุดเดิมตายตัวด้วย จะใช้ 1/c แทน c เป็นค่าคงที่ก็ใช้ได้เหมือนกัน และสมการใด ๆ ก็แก้ให้ใช้ 1/c แทน c ได้
สำหรับอัตราส่วน ประเด็นที่กำลังพยายามตรวจสอบก็คืออัตราส่วนนั้นคงที่จริงหรือไม่
การจะวัดค่าคงที่ได้ก็ต้องมีบางสิ่งที่คงที่ไว้เทียบ แต่ถ้าไม่มีค่าคงที่อีกตัวไว้เปรียบเทียบ ก็เหมือนจะไม่มีทางรู้ได้ว่าอะไรคงที่จริง ๆ เรื่องนี้ทำให้รู้สึกเหมือนเป็นข้อผิดพลาดทางตรรกะมาเสมอ
สุดท้ายแล้วเราอาจทำได้แค่สมมติว่าบางอย่างคงที่ ทั้งที่จริง ๆ แล้วมันอาจแค่ ดูเหมือนคงที่
ถ้าได้อ่านงานเกี่ยวกับเวลาของนักฟิสิกส์ Julian Barbour จะได้มุมมองที่น่าทึ่งมาก แนวคิดคือ “เวลาเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลง”: https://www.youtube.com/watch?v=GoTeGW2csPk
เมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิ ทั้งสองอย่างจะเปลี่ยนขนาด แต่ถ้าวัดทั้งคู่ที่หลายอุณหภูมิ ก็จะหาสัดส่วนของสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของทั้งสองได้
ที่น่าสนใจก็คือ ถ้าคุณใช้เทอร์โมมิเตอร์ปรอทอยู่ เท่ากับว่าจริง ๆ แล้วคุณกำลังวัดทุกอย่างเทียบกับสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของปรอท
หากค่าคงที่พื้นฐานไม่ได้เป็นจริงเสมอไป สสารในกาแล็กซีอื่นก็น่าจะมีพฤติกรรมต่างจากสสารในทางช้างเผือกของเรา มีการถกเถียงกันเรื่องนี้เป็นครั้งคราว แต่คนอื่นมักพูดต่อว่าถ้าความยาวคลื่นเหมือนกัน อย่างอื่นที่เหลือก็ควรต้องเหมือนกันทั้งหมด
เท่าที่จำได้เคยมีการศึกษาประเด็นนี้ แต่ตอนนี้ยังหางานอ้างอิงไม่เจอ
ถ้าอย่างนั้นจริง ๆ แล้วมีสสารมืดและพลังงานมืดอยู่หรือไม่ หรือเป็นเพราะความเข้าใจของเราต่อกฎของเอกภพยังไม่สมบูรณ์?
ถ้าค่าคงที่พื้นฐานในอดีตเคยต่างออกไป สิ่งที่เห็นอาจมีเพียงว่าระยะที่เราวัดได้เปลี่ยนไป
ถ้าค่าคงที่พื้นฐานเปลี่ยนได้ ก็ดูเหมือนว่าจะเป็นการละเมิดการอนุรักษ์พลังงานและกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์หรือเปล่า
เหมือนจะมีใครบางคนเคยพูดว่า “ถ้าทฤษฎีของคุณละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ก็หมดหวังแล้ว” หรือฉันพลาดอะไรไป?
เพราะไม่ได้มีคนจำนวนมากที่เรียนกลศาสตร์ฟิสิกส์ เช่น จนถึงระดับชุด 10 เล่มของ Landau
ไม่ยากที่จะจินตนาการสถานการณ์ที่พลังงานของระบบปิดเปลี่ยนไป แต่ไม่ถึงขั้นทำให้เอนโทรปีรวมลดลง เช่น กรณีที่พลังงานของระบบปิดลดลง
บางอย่างอาจดูคงที่อย่างยิ่ง แต่ต้องวัดในสเกลเวลาที่เล็กหรือใหญ่เกินเหตุ จนแทบจะวัดจริงไม่ได้เลย
เรื่องที่ว่าค่าคงที่โน้มถ่วง Gเป็นค่าคงที่จริงหรือไม่ ยังเป็นคำถามที่เปิดอยู่ในระดับหนึ่ง
ยิ่งไปกว่านั้น ผลลัพธ์ยังต่างกันตามว่าจะใช้นาฬิกาอะตอมหรือเวลาทางกลศาสตร์ ถ้าใช้เวลาทางกลศาสตร์ การเปลี่ยนแปลงจะไม่ถูกวัดพบด้วยตัวสะท้อนเลเซอร์บนดวงจันทร์
อาจเป็นคำถามโง่ ๆ แต่ความแม่นยำของนาฬิกาที่เที่ยงตรงที่สุดตัดสินกันอย่างไร? ในเมื่อไม่มีอะไรที่แม่นยำกว่าสำหรับเอามาเปรียบเทียบไม่ใช่หรือ?
คิดว่าน่าจะหมายถึงสมมติฐานอิเล็กตรอนตัวเดียว มันเป็นไอเดียที่ชวนสนุกเพราะในแผนภาพ Feynman ของแอนติอิเล็กตรอน มันดูเหมือนอิเล็กตรอนที่วิ่งย้อนกลับไปตามเวลา
ดังนั้นจึงอาจจินตนาการได้ว่ามีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวที่เด้งไปมาข้างหน้าและข้างหลังในเวลา ก่อให้เกิด worldline ที่พันกัน และบางครั้งเราก็สังเกตมันเป็นแอนติอิเล็กตรอน
สำหรับโฟตอน วิธีนี้ใช้ไม่ได้เพราะไม่มีแอนติโฟตอน
อย่างไรก็ดี มันเป็นความคิดสนุก ๆ แบบที่ให้ความรู้สึก “ว้าว!” ตามสไตล์ที่ Feynman ชอบสร้าง แต่ดูเหมือนจะไม่ได้รับการยอมรับในฐานะทฤษฎีจริงจัง
ทั้งในการทดลองและในทฤษฎีที่ดีที่สุดของเรา สิ่งเหล่านี้บอกว่าอนุภาคทั้งสองเหมือนกันตามตัวอักษร ยกเว้นเพียงเครื่องหมายลบที่ใส่กับตัวแปรเวลา
และใช้กับโฟตอนด้วย แอนติโฟตอนมีอยู่ และมันก็คือโฟตอนเอง โฟตอนเป็นอนุภาคที่สมมาตรภายใต้การกลับทิศเวลา
Feynman โต้แนวคิดนี้ทันทีโดยชี้ว่ามีอิเล็กตรอนมากกว่าโพซิตรอน