Imaginați-vă o lume în care lumina poate călători înapoi în timp. Oricât de incredibil ar părea, asta este exact ceea ce cercetătorii din fizica cuantică au observat într-un studiu recent, postat pe site-ul de preprinturi arXiv . Fotonii, particulele care alcătuiesc lumina, au fost observați comportându-se într-un mod care a sfidat orice logică: păreau să iasă dintr-un nor de atomi chiar înainte de a intra în el. Această descoperire ciudată ne dezvăluie încă o dată cum fizica cuantică este plină de fenomene enigme și neașteptate.
Pentru a înțelege pe deplin această descoperire, să facem un ocol prin elementele de bază: un foton este o mică particule de lumină. Imaginează-ți aceste particule ca niște mesageri luminoși care se mișcă peste tot, indiferent dacă aprinzi o lampă sau când soarele luminează camera. De obicei, atunci când trec prin obiecte precum apa sau sticla, interacționează cu atomii din interiorul acelor materiale. Acest lucru le poate încetini apoi călătoria sau le poate schimba direcția. Aceste evenimente sunt bine înțelese și, prin urmare, așteptate. În acest studiu, cercetătorii au trimis fotoni printr-un nor de atomi ultrareci, dar în loc să încetinească sau să fie absorbiți, au descoperit că fotonii păreau să treacă prin nor chiar înainte de a ajunge acolo. Parcă în loc să aștepte să intre sau să contacteze obstacolul, l-au trecut deja. Imaginați-vă că aruncați o minge împotriva unui perete și, în loc să o vedeți cum sare, se întoarce înapoi înainte de a ajunge chiar la suprafață. Pare complet contraintuitiv, nu? Cu toate acestea, acest lucru este exact ceea ce cercetătorii au observat cu fotonii lor.
Pentru a explica acest fenomen, cercetătorii au analizat modul în care lumina interacționează cu atomii. Când un foton trece printr-un nor de atomi, îi poate excita, adică le transferă energie prin ridicarea electronilor pe un nivel de energie mai înalt. După aceea, atomii eliberează această energie sub formă de fotoni, ceea ce provoacă o ușoară întârziere în calea luminii prin nor. Acest fenomen este bine cunoscut fizicienilor. Ceea ce este mai puțin este descoperirea timpului negativ. În unele experimente, fotonii au fost absorbiți, apoi reemiși mai repede decât se aștepta, făcând să pară ca și cum ar ieși înainte de a intra. Acest lucru ar putea părea paradoxal: cum poate un foton să scape dintr-un nor de atomi înainte de a intra în el? Aceasta este magia fizicii cuantice în care regulile care guvernează lumea noastră de zi cu zi nu se mai aplică. Această noțiune de timp negativ nu înseamnă că am descoperit un nou mod de a călători prin timp. Fenomenul este explicat prin natura neclară și probabilistică a obiectelor cuantice. În lumea cuantică, o particulă poate exista într-adevăr în mai multe stări în același timp și acțiunile sale ne pot părea paradoxale. Aici, fotonul poate interacționa atât cu atomii, cât și să treacă prin ei fără interacțiune, creând o suprapunere a două rezultate posibile.
„Ceea ce vedem este că uneori fotonii se comportă ca și cum ar interacționa cu atomii, dar într-un mod care sfidează așteptările noastre cu privire la timp”, explică Aefhraim Steinberg, fizician la Universitatea din Toronto și coautor al studiului. Potrivit lui, acest lucru nu încalcă legile fizicii, ci pur și simplu dezvăluie o proprietate ciudată a particulelor cuantice: ele pot evolua în intervale de timp care ni se par incoerente, chiar negative. Oare această descoperire spectaculoasă pune sub semnul întrebării înțelegerea noastră asupra timpului însuși? Nu tocmai. Fenomenul observat privește doar particulele cuantice și nu schimbă modul în care trece timpul pentru noi. Cu toate acestea, arată cât de complex și surprinzător este Universul nostru. Deși nu putem călători în trecut ca oameni, particulele de lumină par să aibă o anumită flexibilitate în timp.
Cercetătorii sunt încântați să exploreze acest fenomen în continuare. „Aceste rezultate ridică întrebări fascinante cu privire la interacțiunea dintre lumină și materie și ar putea duce la noi descoperiri în domeniul tehnologiilor optice”, adaugă Steinberg. Înțelegerea modului în care fotonii interacționează cu atomii la acest nivel ar putea face posibilă proiectarea unor sisteme de comunicații sau dispozitive optice mai eficiente, sau chiar complet inovatoare.
