У світі квантової фізики іноді відбуваються речі, які звучать як сюжет фантастичного роману. Уявіть собі ситуацію: частинка світла проходить крізь середовище і виходить з нього ще до того, як фактично туди потрапила. Саме такий ефект, який можна умовно назвати «негативним часом», нещодавно підтвердили вчені в новому експерименті.
Щоб пояснити цю дивину, дослідники навіть звертаються до образів з античної міфології. Подібно до Одіссея, який подорожував роками, але ніби «випадав» з часу, квантові частинки поводяться так, ніби їхня подорож не підкоряється звичним законам. Звучить абсурдно, але експеримент показує: у мікросвіті це може бути реальністю.
У центрі дослідження — фотони, тобто частинки світла. Вчені пропускали їх через хмару атомів рубідію. Ці атоми можуть тимчасово «поглинати» енергію фотона, ніби затримуючи його всередині, а потім знову випромінювати. Здавалося б, усе логічно: фотон заходить, трохи «затримується» і виходить.
Але результати виявилися несподіваними. Якщо порахувати середній час входу фотона в цю хмару та очікуваний час виходу, виходить, що фотон з’являється на іншому боці раніше, ніж мав би. Настільки раніше, що за розрахунками він провів у середовищі… «мінус» певний час.
Довгий час фізики пояснювали це простіше: мовляв, проходить лише передня частина світлового імпульсу, а решта розсіюється. Через це і здається, що фотон «поспішив». Але новий експеримент пішов далі.
Дослідники вирішили «запитати» самі атоми — чи дійсно фотон перебував у них і як довго. Звісно, буквально запитати не можна, тому використали хитрий метод так званих слабких вимірювань. Це коли вплив на систему мінімальний, але з багатьох повторів можна отримати точну статистику.
Вони пропустили через ту ж хмару слабкий лазер і відстежували, як змінюється його світло під час взаємодії атомів із фотоном. Після мільйонів повторень результат виявився вражаючим: атоми «підтвердили» те саме — фотон дійсно перебував у них «негативний» час.
І ось тут стає цікаво. Це вже не можна списати на оптичну ілюзію чи особливості імпульсу. Виходить, що ефект має реальний фізичний прояв, хоча й виглядає парадоксально.
Чи означає це, що ми відкрили шлях до машини часу? На жаль, ні. Усі результати повністю вкладаються в рамки сучасної квантової механіки. Ніякого порушення причинно-наслідкових зв’язків немає. Але сам факт того, що «негативний час» можна виміряти і підтвердити різними способами, змушує інакше подивитися на природу часу в мікросвіті.
Це відкриття — ще одне нагадування: квантова фізика досі сповнена загадок. І, схоже, попереду вчених чекає ще чимало «подорожей», не менш дивних, ніж пригоди легендарного Одіссея. Джерело
