Kwantumexperiment bevestigt negatieve tijd in foton-atoominteracties

Een kwantumexperiment, gerapporteerd op 4 augustus 2026 in Physical Review Letters, heeft aangetoond dat fotonen een negatieve tijd kunnen doorbrengen in een wolk van atomen, wat conventionele interpretaties van kwantumtijd uitdaagt. Het werk werd geleid door Howard Wiseman, directeur van het Centre for Quantum Dynamics aan de Griffith University, en Aephraim Steinberg van de Universiteit van Toronto.

De onderzoekers schoten fotonen door een wolk van rubidiumatomen. Deze atomen hebben een resonantie met de fotonen, waardoor de energie van een foton tijdelijk kan worden overgedragen als een atomaire excitatie. Dit zorgt ervoor dat het foton effectief verblijft voordat het opnieuw wordt uitgezonden. Omdat de fotonen een goed gedefinieerde energie hadden, was hun timing onzeker, waardoor het team gemiddelde binnenkomst- en vertrektijden kon berekenen.

Wanneer een foton rechtstreeks door de wolk ging, impliceerde zijn aankomsttijd een negatieve verblijftijd—een fenomeen dat voor het eerst werd waargenomen in een experiment uit 1993 door Steinberg en anderen. Veel natuurkundigen verwierpen het als een artefact en schreven de vroege aankomst toe aan alleen het voorste deel van de fotonpuls dat erdoorheen kwam.

Om dit te testen gebruikte het team een zwakke laserstraal om de atomen te onderzoeken terwijl het foton doorging. Door te middelen over miljoenen runs deden ze een zwakke meting van de verblijftijd. Het resultaat kwam exact overeen met de negatieve tijd, wat aantoont dat negatieve verblijftijd geen artefact is.

Cruciaal is dat deze zwak gemeten negatieve verblijftijd niet kan worden verklaard door het pulsfront-idee. In plaats daarvan beïnvloedt de meting direct de atomaire wolk, wat een paradoxaal maar reëel effect onthult.

De bevindingen impliceren geen tijdreizen en worden volledig verklaard door de standaardfysica. Ze tonen aan dat kwantumonderzoek onverwachte gedragingen blijft onthullen, en herinneren wetenschappers eraan dat er nog meer fenomenen wachten op ontdekking.