یک تیم از فیزیکدانان کوانتوم دانشگاه تورنتوی کانادا، پس از هفت سال تحقیق بر روی رفتار فوتون ها (ذرات موجی نور) برای درک بهتر پدیده برانگیختگی اتمی، به کشف جدیدی رسیدند.
در فرایند برانگیختگی اتمی، فوتون هایی که جذب ماده می شوند، به دلیل تعامل با اتم های موجود در آن، با تأخیر زمانی از آن خارج می شوند که به آن “تأخیر گروهی” نیز می گویند.
محققان برای بررسی این فرایند، آزمایشی طراحی کردند تا فوتون ها را به یک ابر از اتم های ابرخنک شلیک کنند و برانگیختگی اتمی را مشاهده نمایند.
اما بر خلاف انتظار، زمان عبور برخی فوتون ها از اتم ها قبل از اتمام برانگیختگی اتمی به پایان رسید، که منجر به مقادیر منفی در اندازه گیری تأخیر گروهی شد. به عبارت دیگر، اینطور به نظر می رسید که فوتون ها قبل از ورود به ماده، از آن خارج شده اند.
محققان خاطرنشان کردند: “این نتایج حاکی از آن است که مقادیر منفی ثبت شده برای زمان هایی مانند تأخیر گروهی، اهمیت فیزیکی بیشتری نسبت به آنچه پیش تر تصور می شد، دارند.”
جزئیات این یافته ها در مقاله ای با عنوان “شواهد تجربی مبنی بر اینکه یک فوتون می تواند مقدار منفی از زمان را در ابر اتمی سپری کند” منتشر شده است.
افرایم استاینبرگ، فیزیکدان کوانتوم تجربی دانشگاه تورنتو، در توییتی نوشت: “مدت زمانی مثبت سپری شد، اما آزمایش ما نشان داد که فوتون ها می توانند باعث شوند اتم ها زمان منفی را در حالت برانگیخته سپری کنند! می دانم، عجیب به نظر می رسد.”
جوزایا سینکلر، از دانشگاه تورنتو، در مصاحبه با مجله Scientific American گفت: “تأخیر زمانی منفی ممکن است متناقض به نظر برسد، اما به این معنی است که اگر یک ساعت کوانتومی برای اندازه گیری مدت زمان سپری شده در حالت برانگیخته ساخته شود، عقربه آن تحت شرایط خاصی به جای حرکت به جلو، به عقب حرکت خواهد کرد.”
در حالی که این یافته ها تأثیر مستقیمی بر درک ما از زمان ندارد، اما سؤالاتی را در مورد تحقیقات قبلی مربوط به فوتون ها و نورشناسی مطرح می کند و ماهیت اسرارآمیز حوزه کوانتوم را برجسته می سازد.
