Физики экспериментально подтвердили один из самых парадоксальных эффектов квантовой механики: фотоны света могут проводить отрицательное время внутри облака атомов, словно покидая его раньше, чем входят. Оказалось, что это не математический курьез, а реальное физическое явление с измеримыми последствиями.
В эксперименте специалистов Университета Торонто использовались фотоны — квантовые частицы света — и облако атомов рубидия. Эти атомы находятся в резонансе с фотонами определенной энергии, что позволяет энергии фотона временно передаваться атомам в виде атомного возбуждения. Фотон может «пребывать» в атомном облаке некоторое время, прежде чем будет испущен обратно. Однако большинство фотонов рассеиваются в случайных направлениях и не проходят облако насквозь.
Странное явление происходит с теми фотонами, которым удается пройти прямо через облако. Основываясь на среднем времени входа фотона в облако, можно рассчитать ожидаемое время его прибытия на другую сторону, предполагая, что он движется со скоростью света. Оказывается, фотон прибывает гораздо раньше ожидаемого — настолько рано, что кажется, будто он провел отрицательное время внутри облака, в среднем выходя до того, как войти.
Этот эффект был известен с 1993 года, когда его впервые наблюдал Эфраим Стейнберг, один из авторов нового исследования. Однако физики обычно объясняли его тем, что через облако проходит только самая передняя часть длинного импульса света, а остальные фотоны рассеиваются. Стейнберг решил проверить другим способом: «выяснить» у самих атомов рубидия, сколько времени фотон провел среди них в возбужденном состоянии.
Источник: hi-tech.mail.ru