Канадские квантовые физики обнаружили существование эффекта "отрицательного времени" при изучении фотонов — волновых частиц света.
Как передает
Наблюдения показали, фотоны тратят отрицательное количество времени во время движения через облако охлажденных атомов. Это значит, что частицы каким-то образом успевают покинуть материал еще до того, как они войдут в него.
Выводы команды основаны на экспериментах со взаимодействием света и материи при эффекте, называемым "атомным возбуждением". Когда фотоны проходят через среду и поглощаются, электроны на орбитах атомов этой среды переходят на более высокие энергетические уровни.
Когда эти возбужденные электроны возвращаются в исходное состояние, высвобождая энергию в виде переизлученных фотонов. Это вносит временную задержку в наблюдаемое время прохождения света через среду.
Ученые решили измерить временную задержку и узнать, зависит ли она от состояния самого фотона: был ли он рассеян и поглощен облаком атомов, или миновал его без взаимодействий.
Эксперименты включали выстреливание фотонов через облако ультрахолодных атомов рубидия и измерение полученной степени возбуждения атомов.
В ходе тестов возникло две неожиданности: иногда фотоны проходили целыми, но атомы рубидия все равно возбуждались и оставались в этом состоянии так же долго, как если бы они поглотили эти фотоны.
Кроме того, при поглощении фотонов они почти мгновенно переизлучались. Это происходило задолго до того, как атомы рубидия возвращались в исходное состояние.
По словам исследователей, подобный эффект обусловлен квантовыми свойствами фотона, которые существуют в вероятностном диапазоне временных значений. Эта квантовая размытость может приводить к тому, что частицы покидают материал до того, как они в него попали.
"Отрицательная задержка времени может показаться парадоксальной, но это означает, что если вы построите "квантовые" часы для измерения того, сколько времени атомы проводят в возбужденном состоянии, то при определенных обстоятельствах стрелка часов будет двигаться назад, а не вперед", — отметили физики.