Запутанность, телепортация и корпускулярно-волновой дуализм — известные черты квантовых явлений, которые известны своей парадоксальностью. Теперь физики из Канады добавляют новую странность в этот список: фотоны могут использовать отрицательное количество времени для прохождения через облако охлажденных атомов. Это значит, что они могут войти в вещество позже, чем выйти из него.
Этот эксперимент потребовал значительного времени, но результаты показывают, что фотоны могут взаимодействовать с атомами так, что будет казаться, будто они находились в возбужденном состоянии отрицательное количество времени. Исследователь Эфраим Штейнберг опубликовал результаты на сайте arXiv.org.
Фотон проходит через атомное облако, вызывая переход электронов на более высокие энергетические уровни. Затем, когда электрон возвращается в исходное состояние, он излучает поглощенную энергию в виде новых фотонов. В результате возникает временная задержка в наблюдении движения света через среду.Штейнберг и его команда провели эксперимент, выстрелив фотонами через облако охлажденных атомов рубидия и измеряя уровень их возбуждения. Результаты оказались удивительными. Во-первых, иногда фотоны проходили без повреждений, но атомы рубидия все равно возбуждались, и это продолжалось именно столько времени, сколько нужно было бы, если бы они поглотили эти фотоны. Во-вторых, когда фотоны поглощались, они излучались практически мгновенно, прежде чем атомы рубидия вернулись в свое основное состояние. Это выглядело так, будто фотоны покидали атомы быстрее, чем ожидалось.
Австралийский физик Говард Уайзман предложил теоретическое объяснение этому феномену. Он считает, что эти передаваемые фотоны проводят в состоянии атомного возбуждения время, равное групповой задержке света, даже в случаях, когда кажется, что фотоны излучаются до окончания возбуждения атомов.
Понимание этого феномена требует представления фотонов как квантовых объектов, где процессы поглощения и повторного излучения через возбуждение атомов происходят не обязательно за равные промежутки времени. Скорее, это происходит в диапазоне вероятностных временных значений. Этот диапазон включает в себя состояния, когда время прохождения отдельного фотона становится нулевым или отрицательным.
Проведенный впоследствии эксперимент подтвердил гипотезу Уайзмана. Данные измерений показали, что когда фотоны были возбуждены атомами, они двигались через среду быстрее, чем когда атомы оставались в основном состоянии. Так как фотоны не переносят никакой информации, этот результат не нарушает ограничений специальной теории относительности: ничто не может двигаться быстрее скорости света.
Таким образом, хотя отрицательная временная задержка может показаться парадоксальной, она просто означает, что если сделать "квантовые" часы для измерения времени, которое атомы проводят в возбужденном состоянии, стрелка часов может перемещаться назад во времени при определенных условиях.
-------------------------------------------------------
Предлагаю оценить мой не профессиональный литературный опыт в жанре фантастики про попаданцев.
Краткое описание книг серии:
Случайный удар током, и спокойная жизнь обычного пенсионера изменилась навсегда. Как только к нему приходит сон, он мгновенно просыпается в теле космического пилота высокотехнологичного мира Звездной федерации. Но не все так прекрасно - там он инвалид. Засыпая, он опять просыпается в своем мире. Сон лишь является переходом из одного мира в другой. Навыки и знания обеих миров дают возможность герою изменить свою жизнь в каждом из миров.