Физики измерили «отрицательное время» в лабораторных условиях
Группа исследователей из Университета Торонто экспериментально подтвердила, что фотоны могут проводить внутри облака холодных атомов рубидия отрицательное количество времени. Это явление, ранее считавшееся артефактом, было измерено двумя независимыми методами и опубликовано в журнале Physical Review Letters.
В эксперименте, результаты которого были обнародованы в издании Physical Review Letters, специалисты под руководством Эфраима Штейнберга использовали фотоны — квантовые частицы света — и облако атомов рубидия. Атомы находились в состоянии резонанса с фотонами, что позволяет энергии света временно переходить в атомное возбуждение.
Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, если энергия фотона определена четко, то время его прохождения становится размытым. Когда такой фотон проходит сквозь облако насквозь, а не рассеивается, исследователи зафиксировали аномалию: время прибытия фотона на выходе оказывалось раньше, чем ожидалось. Расчеты показали, что фотон проводит внутри среды отрицательное количество времени — то есть покидает облако до того, как в него входит.
Этот эффект был известен с 1993 года, но долгое время воспринимался как артефакт, связанный с тем, что сквозь среду проходит лишь передняя часть светового импульса. Команда Штейнберга решила проверить этот феномен иначе, опросив сами атомы. Для этого использовался слабый лазерный луч: измеряя изменения его фазы, ученые фиксировали, были ли атомы возбуждены.
Несмотря на то, что одиночное измерение дает лишь приблизительный результат, усреднение данных миллионов экспериментов показало точное совпадение: время пребывания фотона в атомах равнялось тому самому отрицательному значению, которое следовало из времени прибытия. Исследователи подчеркивают, что отрицательное время полностью объясняется стандартными законами физики и не имеет отношения к путешествиям во времени. Однако это открытие доказывает, что эффект не является вычислительной ошибкой и оказывает реальное измеримое воздействие на атомную среду.
Physical Review Letters
