Квантовая механика сама по себе загадочна, но последнее открытие учёных, кажется, поднимает её странность на новый уровень. Исследователи утверждают, что наблюдали фотоны, демонстрирующие необычное поведение, которое они называют "отрицательным временем".
В эксперименте, описанном в ещё нерецензированной работе, фотоны направляли через облако атомов, охлаждённых почти до абсолютного нуля. Интересно, что даже когда фотоны не взаимодействовали напрямую с атомами, те всё равно на короткое время возбуждались, как будто фотоны всё же были поглощены и переизлучены. А когда фотоны действительно поглощались, они, похоже, снова появлялись раньше, чем атомы успевали возбудиться.
Джозайя Синклер из Университета Торонто, объясняет:
Отрицательная задержка времени кажется парадоксальной, но это значит, что если бы мы создали "квантовые" часы для измерения времени, проведённого атомами в возбужденном состоянии, стрелки часов иногда двигались бы назад, а не вперёд.
Что же происходит на самом деле? Когда фотоны проходят через среду, такую как облако атомов, они могут поглощаться атомами, переводя их электроны на более высокие энергетические уровни. После этого атомы возвращаются в своё исходное состояние, излучая фотоны снова, что наблюдатели фиксируют как задержку света. Учёные были удивлены, что нет единого мнения о том, что происходит с фотонами во время этой задержки, поэтому они провели серию экспериментов для дальнейшего изучения.
По их выводам, это явление связано с квантовым эффектом суперпозиции — состоянием, при котором частицы могут существовать в нескольких состояниях одновременно. С точки зрения детектора, фиксирующего путь фотонов, квантовая неопределённость позволяет им как бы одновременно регистрировать положительные и отрицательные значения времени при прохождении через атомное облако. В этом смысле «отрицательное время» означает, что фотоны кажутся быстрее, когда атомы уже возбуждены, по сравнению с теми случаями, когда атомы остаются неактивными.
Хотя это открытие не меняет наше привычное представление о времени, оно снова напоминает, насколько непривычным и противоречивым может быть квантовый мир. Кстати, в других квантовых новостях учёные предложили новый тип детектора, который, возможно, позволит наблюдать гравитоны — частицы, которые, как считается, переносят квантовую силу гравитации. Если эта идея окажется успешной, это поможет раскрыть некоторые из самых глубоких загадок нашей Вселенной.
