Când un fascicul de lumină trece printr-un nor de atomi, fotonii (particulele de lumină) par uneori să petreacă o perioadă negativă de timp acolo, lumina părând să părăsească norul înainte de a intra, conform unui studiu publicat pe 13 aprilie în revista Physical Review Letters, transmite joi Live Science.

Autorii studiului susțin că au confirmat această ciudățenie cuantică observând înșiși atomii.

'Acest lucru nu înseamnă că suntem pe punctul de a construi o mașină a timpului sau ceva de genul acesta', a declarat pentru Live Science co-autorul studiului, Howard Wiseman, fizician cuantic teoretician la Universitatea Griffith din Australia. 'Totul poate fi înțeles cu ajutorul fizicii standard, dar este încă o proprietate ciudată a fizicii cuantice pe care oamenii nu o bănuiau'.

Fotonii care trec printr-un nor atomic pot fi absorbiți temporar. Dispar ca particule de lumină și reapar ca excitații atomice - un fel de energie stocată - înainte de a fi reemiși. Unii fotoni, numiți fotoni transmiși, trec prin acesta în aproximativ aceeași direcție din care au intrat. Alții se împrăștie în direcții aleatorii.

Experimentele care datează din 1993 sugeraseră deja că fotonii transmiși tind să ajungă la un detector înainte ca centrul propriului lor puls să intre în nor. Asta implică un timp de tranzit negativ.

Dar a existat o problemă cu această configurație: fotonii din partea din față a unui impuls pot avea o probabilitate mai mare de a trece decât fotonii din spate. Dacă te uiți doar la cei care sunt transmiși, desigur, aceștia par să ajungă mai devreme. Dar acest lucru a lăsat o ușă deschisă pentru o explicație mai simplă.

'Oamenii se convingeau că acest lucru nu este de fapt atât de nebunesc pe cât pare', a declarat Wiseman pentru Live Science.

În noua lucrare fizicienii au încercat o abordare diferită. În loc să urmărească momentul în care un foton ajungea la un detector, au monitorizat dacă atomii se aflau într-o stare excitată în timp ce fotonul trecea prin ei.

Când un foton este absorbit de un atom, acesta este stocat sub formă de energie, determinând atomul să intre în ceea ce fizicienii numesc o stare excitată. Atomul rămâne în această stare excitată până când reemite fotonul. Prin urmare, măsurarea duratei stării excitate a atomului dezvăluie cât timp a fost absorbit fotonul de atom.

Echipa a măsurat acest lucru folosind un al doilea fascicul de lumină, care a detectat o mică schimbare de fază în funcție de nivelurile de excitație ale atomilor. Fasciculul de lumină a acționat ca o citire live a ceea ce stării în care se aflau atomii de la un moment la altul.

Această citire atomică a confirmat nebunia cuantică a experimentelor anterioare.

'Primești același răspuns dacă îi întrebi pe atomi: 'Cât timp a stat fotonul cu voi?'', a spus Wiseman. 'Îți vor da și un răspuns, care este un timp negativ'.

Obținerea acestui răspuns nu a fost ușoară, deoarece măsurarea sistemelor cuantice le perturbă. În acest caz, previne potențial absorbția fotonului. Așadar, echipa a folosit 'măsurători slabe', care sunt blânde, dar extrem de zgomotoase. Fiecare rundă a experimentului a fost inundată de zgomot - fluctuații aleatorii care au făcut imposibilă diferențierea semnalului de zgomotul static în orice măsurătoare individuală. Abia după o medie de aproximativ 1 milion de runde a apărut un semnal clar. Pe aproximativ șapte seturi de parametri experimentali, colectarea totală a datelor a durat aproximativ 70 de ore.

'Chiar și în cazul acestui lucru foarte simplu - un foton care interacționează cu atomii - oamenii făceau deja calcule în urmă cu aproape 100 de ani', a spus Wiseman. 'Dar faptul că încă mai pot apărea surprize după atâta timp este interesant'.

Următoarea țintă a echipei sunt fotonii care nu reușesc să traverseze norul. Teoria prezice că acei fotoni împrăștiați au un timp de excitație pozitiv suplimentar. Acest lucru este suficient pentru a echilibra timpul negativ al celor transmiși, menținând media generală a fasciculului de lumină la zero sau mai mult. Această predicție nu a fost niciodată testată.AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Ady Ivaşcu)