Eksperyment kwantowy potwierdza ujemny czas

Eksperyment kwantowy opisany 4 sierpnia 2026 roku w Physical Review Letters wykazał, że fotony mogą spędzać ujemną ilość czasu wewnątrz chmury atomów, co podważa konwencjonalne interpretacje kwantowego pomiaru czasu. Pracą kierowali Howard Wiseman, dyrektor Centrum Dynamiki Kwantowej na Griffith University, oraz Aephraim Steinberg z University of Toronto.

Naukowcy wystrzelili fotony przez chmurę atomów rubidu. Atomy te są w rezonansie z fotonami, więc energia fotonu może być tymczasowo przekazana jako wzbudzenie atomowe. To skutecznie powoduje, że foton przebywa w chmurze, zanim zostanie ponownie wyemitowany. Ponieważ fotony miały dobrze określoną energię, ich czas był niepewny, co pozwoliło zespołowi obliczyć średnie czasy wejścia i wyjścia.

Gdy foton przechodził prosto przez chmurę, jego czas przybycia sugerował ujemny czas przebywania – zjawisko po raz pierwszy zaobserwowane w eksperymencie z 1993 roku przeprowadzonym przez Steinberga i innych. Wielu fizyków uznało to za artefakt, przypisując wcześniejsze przybycie tylko czołu impulsu fotonu.

Aby to sprawdzić, zespół użył słabej wiązki laserowej do sondowania atomów podczas przejścia fotonu. Uśredniając miliony prób, dokonali słabego pomiaru czasu przebywania. Wynik dokładnie odpowiadał ujemnemu czasowi, co dowodzi, że ujemny czas przebywania nie jest artefaktem.

Co istotne, ten słabo zmierzony ujemny czas przebywania nie może być wyjaśniony przez teorię czoła impulsu. Zamiast tego pomiar bezpośrednio wpływa na chmurę atomową, ujawniając paradoksalny, ale realny efekt.

Odkrycia nie oznaczają podróży w czasie i są w pełni wyjaśnione przez standardową fizykę. Pokazują, że badania kwantowe wciąż ujawniają nieoczekiwane zachowania, przypominając naukowcom, że wciąż czeka na odkrycie wiele zjawisk.