Квантовая механика – странная штука, но даже для такой области науки последнее открытие выглядит особенно необычным. Исследователи утверждают, что наблюдали за фотонами, демонстрирующими необычное поведение, которое они назвали «отрицательным временем».
Странное открытие, подробно описанное в исследовании, было сделано в результате эксперимента, в котором фотоны выстреливались в облако атомов, охлаждённых до температуры чуть выше абсолютного нуля. В тех случаях, когда фотоны проходили через облако без взаимодействия, исследователи обнаруживали, что атомы всё равно кратковременно возбуждались, как будто фотоны были поглощены и вновь испущены. В то же время, когда фотоны поглощались, они, казалось, появлялись вновь ещё до того, как атомы успевали возбудиться.
«Отрицательная временная задержка может показаться парадоксальной, но она означает, что если построить «квантовые» часы для измерения времени, которое атомы проводят в возбуждённом состоянии, то при определённых обстоятельствах стрелка часов будет двигаться не вперёд, а назад», — объяснил Джозайя Синклер из Университета Торонто. Более ранняя работа Синклера помогла заложить основу для исследования.
Что же происходит на самом деле? Когда фотоны проходят через такую среду, как облако атомов, они могут поглощаться, заставляя электроны атомов переходить на более высокий энергетический уровень (возбуждение). Затем атомы теряют возбуждение, вновь излучая энергию в виде фотонов, что наблюдатели воспринимают как задержку света при прохождении среды.
Исследователи были удивлены, не найдя единого мнения о том, что именно происходит с отдельными фотонами во время процесса задержки, поэтому они провели эксперименты, чтобы выяснить все подробности.
На основании этих тестов они считают, что явление можно объяснить странным квантовым эффектом, известным как «суперпозиция» — способность квантовых частиц существовать в нескольких состояниях одновременно.
С точки зрения детектора, измеряющего путь фотонов, эта квантовая неопределённость позволяет фотонам регистрировать как положительные, так и отрицательные значения времени, когда они проходят через облако атомов. В данном контексте «отрицательное время» означает, что фотоны, по-видимому, проходят быстрее, когда атомы возбуждены, по сравнению с тем, когда они остаются неактивными.
Хотя полученные результаты не меняют нашего общего понимания времени, они служат напоминанием о том, что реальность на квантовом уровне часто не соответствует нашим повседневным представлениям.
Источник новости: habr.com
