Физики впервые зафиксировали «отрицательное время»

Физики из Университета Торонто показали, что фотоны, проходящие через облако атомов рубидия, иногда, кажется, проводят внутри него отрицательное время — и это можно напрямую подтвердить, «задав вопрос» самим атомам. Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Если вы сравните это среднее время входа с фактическим временем прибытия фотона на другую сторону облака, окажется, что он прибывает раньше, чем должен — иногда настолько рано, что это приводит к отрицательному времени пребывания внутри. Эффект известен со времени эксперимента 1993 года, но физики долгое время считали его лишь артефактом: якобы через облако проходит только самый ранний фронт длинного светового импульса, а остальная часть рассеивается.

Чтобы проверить, реален ли эффект, ученые придумали способ «спрашивать» у самих атомов, как долго фотон провел среди них, не разрушая при этом сам эффект, измеряя его слишком точно — иначе сработал бы квантовый эффект Зенона. Для этого через облако одновременно пропускался слабый лазерный луч, не связанный с самим фотоном, и крошечные изменения фазы этого луча использовались для оценки того, возбуждены ли атомы.

Одно измерение дает лишь приблизительную оценку, но усреднение по миллионам повторений дало точный результат: отрицательное время, полученное при таком «слабом измерении», точно совпало со временем, рассчитанным от среднего момента прихода фотона — хотя этот результат уже нельзя объяснить рассеянием переднего фронта импульса.

Как подчеркивают авторы, полученный результат полностью находится в рамках стандартной физики и не означает, что удалось создать машину времени, но впервые напрямую доказывает, что отрицательное время пребывания — это не иллюзия, а измеримый физический эффект.