Ученые провели эксперимент, показавший, что фотоны способны покидать облако атомов до того, как полностью в него войдут. Объясняем, как проходил эксперимент по измерению отрицательного времени и почему это открытие меняет представление о квантовом мире.
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.
Источник: hi-tech.mail.ru