نور زمان انفعالی را صرف عبور از ماده می کند

محققان در یک آزمایش عجیب زمان منفی طبق آنها نشان دهید که ذرات نور می توانند از آن عبور کنند یک ابر اتمی بسیار سردصرف زمان منفی؛ بدون نقض قوانین فیزیک!

در دنیای کوانتومی، هر روز چیزهایی به ظاهر غیرممکن اتفاق می‌افتند. این بار محققان در یک آزمایش شگفت انگیز ثابت کردند که به لطف اثرات کوانتومی، ذرات نور می توانند از ابر اتمی بسیار سرد قبل از ورود به آن فرار کنند!

می دانیم که وقتی نور وارد ماده ای می شود، سرعت آن به دلیل … تعامل با اتم های ماده در واقع اتم های ماده نور ورودی را جذب کرده و مجدداً منتشر می کنند. این فرآیند باعث کاهش سرعت نور در ماده می شود. در نتیجه، نور کمی زمان می برد (در مقایسه با خلاء) تا از محیط خارج شود.

در برخی موارد، از جمله این آزمایش جدید، پرتو نور به جای تاخیر، حتی زودتر (در مقایسه با خلاء) ماده را ترک می کند! آنقدر زود که وقتش را منفعلانه روی مطالب صرف می کند.

آزمایش چگونه انجام می شود؟

در این مطالعه، دانیلا آنگولو از دانشگاه تورنتو و همکارانش، از یک گروه ده ها هزار نفری ذرت را دزدیدیم و تقریباً است دما صفر مطلق زمانی که هوا سرد بود استفاده می شد. اتم های فوق سرد به اثرات کوانتومی حساس هستند و حالت های کوانتومی آنها را می توان با استفاده از لیزر و میدان های الکترومغناطیسی دقیقاً کنترل کرد.

محققان همزمان دو پرتو از ابر اتمی عبور دادند. به طوری که هر پرتو پس از عبور از ماده به آشکارساز دیگری هدایت می شود. اولین پرتو مستقیماً توسط اتم ها منعکس شد یا توسط اتم ها جذب شد و سپس دوباره منتشر شد. پرتو دوم نیز به عنوان آشکارساز عمل کرد.

هنگامی که هر اتم در ابر اتمی یک فوتون (ذره نور) را از پرتو اول جذب می کند، تغییراتی در حالت کوانتومی آن اتم رخ می دهد. محققان متوجه شدند که پرتو دوم که در ماده جذب نشده بود، به نوعی تغییر حالت کوانتومی نمایش دهید

بر اساس این نتیجه، آنها بررسی کردند که آیا اتم حالت خود را تغییر داده است یا نه، و همچنین بررسی کردند که فوتون چه مدت در داخل ابر اتمی باقی مانده است. محققان دریافتند که بسته به فرکانس پرتو لیزر، حالت های کوانتومی خاصی در اتم ها وجود دارد، عدد محاسبه شده برای مدت زمان عبور آنها از ماده منفی است!

زمان منفی قوانین فیزیک را نقض نمی کند

به گفته آنگولو، پس از شناسایی اولین مورد عجیب، آنها نزدیک به دو سال را صرف بهبود تجهیزات آزمایش کردند و سپس به طور مداوم برای هفته ها داده های جدید را برای شناسایی موارد بیشتر جمع آوری کردند.

افرایم اشتاینبرگ از دانشگاه تورنتو که در این آزمایش شرکت کرده است، می‌گوید: «اگرچه مفهوم زمان منفی عجیب و غیرواقعی به نظر می‌رسد، اما این آزمایش هیچ یک از قوانین علیت یا نسبیت خاص اینشتین را نقض نمی‌کند، زیرا فوتون‌ها برای انتقال اطلاعات استفاده نمی‌شوند. این آزمایش فقط “به درک ما از همه راه های ممکن که نور و ماده در قلمرو کوانتومی برهم کنش می کنند” اضافه می کند.

“پیتر ملونی” از دانشگاه روچستر در نیویورک، او معتقد است که این تحقیق یک دستاورد مهم است:

این آزمایش‌ها آنچه را که قبلاً فقط یک کنجکاوی نظری بود، بررسی می‌کند. در عین حال امکان پذیر است.

این گزینه ها شامل حالتی است که فوتون هیچ زمانی را در اتم ها نمی گذراند یا حتی زمان منفی را صرف می کند. “وقتی همه این احتمالات به روش درست ترکیب شوند، گاهی اوقات یکی از این نتایج غیرمنتظره به دست می آید.”

اندرو جردن از دانشگاه چپمن در کالیفرنیا، این آزمایش قابل توجه است، اما او همچنان توصیه می کند که نتایج را باید با احتیاط دید و آزمایش های آینده باید اندازه گیری های مستقیم تری را انجام دهند. او به سخنان انیشتین اشاره می کند و می گوید: زمان چیزی است که با ساعت اندازه گیری می شود.