Фізики виявили докази існування негативного часу: як це можливо?

Фізики за допомогою інноваційних квантових експериментів вперше виявили, що дивне квантове явище, відоме як негативний час, дійсно існує. Вчені підкреслюють, що ці загадкові результати демонструють своєрідну особливість квантової механіки, а не те, що подорожі в часі можливі. Фізики виявили, що фотони, тобто частинки світла, можуть витрачати негативну кількість часу під час проходження через хмару дуже холодних атомів. Тобто частинки світла можуть виходити з хмари атомів ще до того, як вони туди увійдуть. Дослідження було опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише ScienceAlert.

Коли частинки світла, тобто фотони, проходять через атоми, вони поглинаються атомами, а потім атоми їх випускають назад. Це взаємодія змінює атоми і переводить їх на деякий час у більш енергетичний або збуджений стан, перш ніж атоми повернуться в нормальний стан. Фізики виміряли, як довго атоми залишалися в збудженому стані. І виявилося, що це був негативний час, тобто тривалістю нижче нуля.

За словами вчених, експеримент не показав, що подорожі в часі можливі, а продемонстрував, що в квантовій фізиці існують дійсно дивні явища, пов'язані з взаємодією світла і матерії.

Коли фізики направили фотони в хмару атомів з дуже низькою температурою, здавалося, що фотони виходять з атомів ще до того, як вони були ними поглинуті. За словами вчених, негативний час може здаватися чимось безглуздим, але якщо створити годинник для вимірювання того, скільки часу атоми проводять у збудженому стані, то стрілка цих годинників буде рухатися назад.

Пояснення цього явища криється в квантовій механіці, де частинки, такі як фотони, поводяться ймовірнісно, а не слідують суворим правилам. Замість того, щоб дотримуватися фіксованої часової шкали для поглинання та випромінювання світла, взаємодії між фотонами та атомами відбуваються в спектрі можливих тривалостей часу.

Фотони можуть поводитися як частинки, так і як хвилі, а правила ймовірності дозволяють їм з'являтися в кількох станах одночасно, що викликає ряд можливих результатів. Тому події проходження світла через атоми не завжди укладаються в чітку часову шкалу.

За словами фізиків, вони спостерігали, що в тих випадках, коли частинки світла проходили через атоми і не поглиналися ними, атоми все ще залишалися в збудженому стані протягом точного часу, як якби їх поглинали фотони. У тих випадках, коли атоми поглинали частинки світла, останні випромінювалися ще до того, як атоми отримали зворотне збудження, коли вони повертаються в початковий енергетичний стан. Для спостерігача це виглядає так, ніби світло, що пройшло через атоми, затрималося.

Варто зазначити, що результати експерименту не порушують закони фізики, зокрема частинки світла не переміщалися швидше за швидкість світла. Просто фотони якимось чином проходили через збуджені атоми швидше, ніж через атоми в не збудженому стані.

При спостереженні за фотонами детектори виявили, що вони знаходяться в стані суперпозиції, тобто перебували в різних станах одночасно. Але при цьому фотони рухалися з різною швидкістю, і детектор вказав на наявність явища негативного часу.