Канадские квантовые физики обнаружили уникальный эффект "отрицательного времени" при изучении поведения фотонов — частиц света. Исследование, опубликованное на портале arXiv, показало, что фотоны иногда проводят отрицательное количество времени при прохождении через облако охлажденных атомов.
Проще говоря, частицы успевают покинуть материал еще до того, как они его войдут.
Выводы исследователей основаны на экспериментах по взаимодействию света и материи через эффект "атомного возбуждения". В этом процессе электроны в атомах среды переходят на более высокие энергетические уровни при поглощении фотонов. Затем они возвращаются в исходное состояние, высвобождая энергию в виде переизлученных фотонов, что приводит к задержке времени прохождения света через среду.
В ходе экспериментов ученые стреляли фотонами через облако ультрахолодных атомов рубидия и измеряли временную задержку. Возникли две удивительные аномалии: даже когда фотоны проходили через облако атомов без поглощения, атомы все равно возбуждались.
Кроме того, при поглощении фотонов их переизлучение происходило задолго до того, как атомы возвращались в свое исходное состояние.
Исследователи объясняют этот эффект квантовыми свойствами фотонов. Состояние фотона существует в вероятностном диапазоне временных значений, из-за чего частицы могут как бы "выходить" из материала раньше, чем они в него вошли.
Физики сравнили это явление с "квантовыми часами", которые при определенных обстоятельствах идут в обратном направлении.