Conform Descopera: Fizicienii au demonstrat experimental existența unui fenomen surprinzător în mecanica cuantică: fotonii pot traversa nori de atomi într-un timp aparent negativ. Acest efect, care pare desprins din ficțiune, a fost confirmat printr-un experiment recent, publicat în revista Physical Review Letters.
Fotonii, timpul și mirajul negativ
În mod obișnuit, când o particulă de lumină, un foton, interacționează cu atomii dintr-un nor, energia sa poate fi transferată temporar atomilor, ridicându-i într-o stare excitată. Acest proces determină fotonul să pară că „staționează” pentru o scurtă perioadă în interiorul norului înainte de a ieși. Totuși, datorită principiului de incertitudine al lui Heisenberg, pentru o interacțiune eficientă este necesară o energie foarte bine definită, ceea ce implică o durată mai lungă a impulsului luminos și o anumită incertitudine în momentul precis al intrării. Când fotonii au traversat norul de atomi de rubidiu fără a fi împrăștiați, cercetătorii au observat că aceștia au ajuns la destinație mai devreme decât anticipat, chiar și luând în considerare viteza luminii. Timpul de staționare calculat sugerează paradoxal că fotonul ar fi ieșit din nor înainte de a fi intrat.
Măsurători slabe pentru a înțelege paradoxul
Acest efect era teoretic cunoscut încă din 1993, dar mulți fizicieni l-au considerat o simplă iluzie optică, explicabilă prin faptul că doar porțiunea frontală a impulsului luminos ar fi interacționat cu norul. Pentru a investiga mai profund și a elimina această posibilitate, o echipă de fizicieni, condusă de Aephraim Steinberg și Howard Wiseman, a decis să examineze direct starea atomilor de rubidiu. Pentru a evita ca o măsurătoare precisă să perturbe interacțiunea cuantică, un fenomen cunoscut sub numele de efectul Zeno cuantic, cercetătorii au utilizat o tehnică numită „măsurători slabe”. Ei au direcționat un fascicul laser secundar, foarte slab, prin norul de atomi și au analizat variațiile microscopice ale fazei luminii pe parcursul a milioane de încercări.
Confirmarea unei realități cuantice neașteptate
Rezultatele obținute au confirmat în mod remarcabil timpul negativ de staționare. Atomii înșiși au înregistrat o durată de interacțiune negativă, perfect egală cu valoarea sugerată de momentul de sosire al fotonilor. Această metodă a permis cercetătorilor să demonstreze că valorile obținute nu pot fi explicate doar prin filtrarea porțiunii frontale a impulsului luminos. Echipa de cercetători subliniază că această descoperire nu contrazice legile fizicii cunoscute și nici nu deschide calea către construcția unor aparate de călătorie în timp. Cu toate acestea, experimentul demonstrează că timpul negativ de staționare este un efect fizic real, care lasă o amprentă detectabilă asupra materiei și subliniază complexitatea fascinantă a lumii cuantice.
Sursa: Descopera
