В мире квантовой физики реальность порой оказывается удивительнее мифов. Ученые из Университета Торонто провели эксперимент, который заставляет переосмыслить само понятие времени. Как оказалось, фотоны — частицы света — могут проводить внутри облака атомов отрицательное количество времени.
Чтобы объяснить этот парадокс, ученые приводят аналогию с Одиссеем. Если бы Пенелопа спросила героя о времени, которое он провел в плену у нимфы Калипсо, он мог бы ответить: «Я жил там минус пять лет». Звучит абсурдно, но именно так ведут себя квантовые частицы, пишет Phys.org.
В эксперименте специалисты выстреливали фотоны в облако атомов рубидия. Атомы находились в «резонансе» с фотонами, то есть могли поглощать их энергию и переходить в возбужденное состояние, а затем высвобождать фотон обратно.
Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, если энергия фотона четко определена, то время его появления становится неопределенным. Когда фотон успешно проходил сквозь облако (не рассеиваясь), он прибывал к детектору гораздо раньше, чем должен был, двигаясь со скоростью света.
Расчеты показывали, что фотон проводил внутри облака отрицательное время — словно он выходил из него еще до того, как полностью вошел. «Это напоминает нам, что в одиссее квантовых исследований еще есть неизведанные территории», — отмечают авторы работы. Раньше физики считали подобный эффект артефактом, объясняя его тем, что сквозь облако проходит только «передняя часть» светового импульса. Теперь ученые решили проверить его напрямую.
Команда направила через облако атомов слабый лазерный луч и измерила крошечные изменения фазы света. Это позволило косвенно определить, были ли атомы возбуждены проходящим фотоном, не нарушая при этом сам квантовый процесс. Результаты оказались поразительными. Время пребывания фотона в атомах, измеренное этим методом, в точности совпало с отрицательным временем, рассчитанным по моменту прибытия фотона. Это доказывает, что отрицательное время — не математическая иллюзия, а реальный физический эффект, который оказывает измеримое воздействие на атомное облако.
«К сожалению, это не значит, что машина времени уже за горами. Наш эксперимент полностью объясняется стандартными законами физики», — уточняют специалисты. Тем не менее открытие подчеркивает, насколько странным и непостижимым остается микромир даже для современной науки.
Ранее ученые услышали глубоко под льдом Антарктиды странный космический шепот. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru