Conform Descopera: Fotonii care sfidează timpul, o realitate cuantică

Un experiment revoluționar în fizica cuantică arată că fotonii, particulele de lumină, pot traversa nori de atomi într-un mod neașteptat, aparent ieșind înainte de a fi intrat. Acest fenomen, care pare desprins din romanele SF, a fost demonstrat ca fiind o proprietate fizică măsurabilă, nu doar o anomalie teoretică sau o eroare de calcul. Studiul a fost publicat în prestigioasa revistă Physical Review Letters.

În cadrul experimentului, cercetătorii au trimis fotoni printr-un nor de atomi de rubidiu. În mod normal, energia unui foton poate fi absorbită temporar de atomi, aceștia intrând într-o stare excitată. Acest proces ar trebui să determine particula de lumină să încetinească, să „staționeze” pentru un scurt interval înainte de a părăsi norul. Însă, conform principiului incertitudinii al lui Heisenberg, pentru o interacțiune eficientă, impulsul luminos trebuie să aibă o durată mai lungă, ceea ce face momentul exact al intrării greu de definit.

Demonstrarea experimentală a timpului negativ

Când fotonii au trecut direct prin nor, fără a fi împrăștiați, s-a observat că au ajuns la destinație mult mai repede decât era prevăzut, calculat pe baza vitezei luminii. Paradoxal, timpul calculat de staționare sugera că fotonul a ieșit din nor înainte de a fi intrat, un concept cunoscut sub numele de „timp negativ”. Acest efect era teoretic cunoscut încă din 1993, dar mulți fizicieni îl considerau o simplă iluzie optică, explicabilă prin faptul că doar partea frontală a impulsului luminos ar fi interacționat cu materia.

Pentru a elimina orice dubiu și a testa această ipoteză, o echipă de fizicieni, condusă de Aephraim Steinberg și Howard Wiseman, a decis să „interogheze” direct atomii de rubidiu. Pentru a evita perturbarea interacțiunii, cunoscută sub denumirea de efect Zeno cuantic, au utilizat „măsurători slabe”. Acestea implică lansarea unui fascicul laser secundar, foarte slab, prin nor, analizând apoi variațiile microscopice ale fazei luminii pe parcursul a milioane de experimente.

Implicații și limite ale descoperirii

Rezultatele obținute au confirmat în mod remarcabil timpul negativ. Atomii au înregistrat, la rândul lor, un timp de staționare negativ, care se potrivea perfect cu momentul sosirii fotonilor. Metoda măsurătorilor slabe a exclus explicațiile bazate doar pe filtrarea părții frontale a impulsului luminos, conform informațiilor publicate de Sciencedaily.

Cercetătorii subliniază că această descoperire nu contrazice legile fundamentale ale fizicii și nu deschide ușa către călătoria în timp. Totuși, experimentul reprezintă o confirmare empirică a faptului că timpul negativ de staționare este un fenomen fizic real, care are o influență directă asupra materiei. Această constatare subliniază încă o dată complexitatea și misterul lumii cuantice, lăsând loc pentru noi interpretări și cercetări.

Vă mai recomandăm să citiți și:
O teorie majoră a inseparabilității cuantice a fost confirmată experimental
Oamenii de știință au creat siliciu ultra-curat pentru cipuri cuantice din generația următoare
Premieră istorică: Calculatoarele cuantice deschid calea către fuziunea nucleară
Ceasurile atomice ar putea dezvălui natura cuantică a timpului

Sursa: Descopera