Физики нашли доказательства существования отрицательного времени: как это возможно?

Физики, проводя передовые квантовые эксперименты, впервые подтвердили существование необычного квантового явления, известного как отрицательное время. Ученые акцентируют внимание на том, что эти удивительные результаты подчеркивают уникальные особенности квантовой механики, а не возможность путешествий во времени. Исследования показали, что фотоны, или частицы света, могут «потратить» отрицательное время, проходя через облако очень холодных атомов. Это означает, что световые частицы могут покидать облако атомов до того, как они в него войдут. Данные исследования были опубликованы на сервере препринтов arXiv, сообщает ScienceAlert.

Когда фотоны взаимодействуют с атомами, они поглощаются, а затем атомы их излучают обратно. Этот процесс изменяет состояние атомов, переводя их на некоторое время в возбужденное состояние с более высокой энергией, прежде чем они вернутся в исходное состояние. Физики измерили, как долго атомы оставались в возбужденном состоянии, и оказалось, что это время оказалось отрицательным, то есть меньше нуля.

По словам ученых, эксперимент не подтвердил возможность путешествий во времени, а продемонстрировал наличие странных явлений в квантовой физике, связанных с взаимодействием света и материи.

Когда физики направили фотоны в облако атомов при очень низкой температуре, казалось, что фотоны покидают атомы еще до того, как они были поглощены. Ученые утверждают, что отрицательное время может показаться абсурдным, но если бы создать часы для измерения времени, проведенного атомами в возбужденном состоянии, стрелка этих часов двигалась бы в обратном направлении.

Объяснение этого явления заключается в квантовой механике, где частицы, такие как фотоны, проявляют вероятностное поведение, а не следуют строгим правилам. Вместо того чтобы соблюдать фиксированную временную шкалу для поглощения и излучения света, взаимодействия между фотонами и атомами происходят в диапазоне возможных временных интервалов.

Фотоны могут проявлять свойства как частиц, так и волн, и правила вероятности позволяют им находиться в нескольких состояниях одновременно, что приводит к множеству возможных исходов. Поэтому события прохождения света через атомы не всегда вписываются в четкую временную последовательность.

По словам физиков, в случаях, когда частицы света проходили через атомы, не будучи ими поглощенными, атомы все равно оставались в возбужденном состоянии в течение определенного времени, как будто их поглощали фотоны. В тех случаях, когда атомы поглощали частицы света, последние излучались прежде, чем атомы вернулись в свое исходное энергетическое состояние. Для наблюдателя это создаёт иллюзию, что свет, прошедший через атомы, задержался.

Важно отметить, что результаты эксперимента не нарушают физические законы, в частности, частицы света не перемещались быстрее скорости света. Просто фотоны каким-то образом проходили через возбужденные атомы быстрее, чем через атомы в нормальном состоянии.

При наблюдении за фотонами детекторы зафиксировали, что они находятся в состоянии суперпозиции, то есть в разных состояниях одновременно. Однако при этом фотоны двигались с различной скоростью, и детектор указал на наличие явления отрицательного времени.