Ученые из Университета Торонто провели необычный эксперимент и выяснили: фотоны могут проводить внутри облака холодных атомов рубидия отрицательное время. Раньше это считали просто странным эффектом, но теперь его зафиксировали двумя разными способами и описали в журнале Physical Review Letters.
Как проходил эксперимент
В опыте, который попал на страницы Physical Review Letters, команда под руководством Эфраима Штейнберга работала с фотонами — квантами света — и облаком атомов рубидия. Атомы специально подготовили так, чтобы они находились в резонансе с фотонами. Это значит, что энергия света могла временно переходить в возбуждение атомов.
В чем суть аномалии
По принципу неопределенности Гейзенберга, если энергия фотона известна точно, то время его прохождения становится «размытым». Когда такой фотон проходит сквозь облако, не рассеиваясь, ученые заметили странность: он выходил из облака раньше, чем должен был по расчетам. Получалось, что фотон проводил внутри среды отрицательное время — как будто покидал облако еще до того, как в него вошел.
Почему это важно
Этот эффект известен с 1993 года, но его долго считали просто артефактом — мол, сквозь среду проходит только передняя часть светового импульса. Команда Штейнберга решила проверить все иначе: они «спросили» сами атомы. Для этого использовали слабый лазерный луч и следили за изменениями его фазы — так можно было понять, возбуждались ли атомы.
Как получили результат
Одно измерение дает лишь примерный ответ, но когда ученые усреднили данные миллионов экспериментов, все сошлось: время, которое фотон проводил в атомах, действительно оказалось отрицательным — именно таким, как показывало время его выхода.
Исследователи подчеркивают: отрицательное время полностью укладывается в обычные законы физики и не имеет ничего общего с путешествиями во времени. Но это открытие доказывает: эффект реален и действительно влияет на атомную среду.
Почему это интересно
Такие эксперименты расширяют наши представления о том, как свет взаимодействует с веществом на квантовом уровне. Оказывается, привычные нам понятия времени могут вести себя совсем не так, как мы привыкли думать. Это не фантастика, а строгая физика, которую теперь можно измерить в лаборатории. Источник: Physical Review Letters.