Время — иллюзия: ученые открыли отрицательное время

Международный коллектив специалистов в области физики только что развеял миф о невозможном: частица света способна "прожить" отрицательный интервал в активированном состоянии атома, пролетая сквозь газообразное облако.

Это открытие, далекое от фантастики о хронопутешествиях, обещает свежие подходы к анализу взаимодействия излучения с веществом и квантовому сканированию, подчеркивая глубину квантовых парадоксов.

В 2022-м канадские исследователи из Университета Торонто, возглавляемые Эфраимом Стейнбергом, зафиксировали необычный эффект. Когда световой квант проникает в атомный пар, вызывая сдвиг электрона, его "время" в таком режиме оказывается равным нулю — или даже уходит в минус — по сравнению с частицами, что скользят мимо без помех. Это бросает вызов интуиции, но подтверждается строгими расчетами.

Для теоретического обоснования команда объединилась с коллегами из Массачусетского технологического института, Университета Гриффита и Индийского института научных исследований.

Их модель, изложенная в APL Quantum, включает посылку одиночного фотона в контролируемую среду с "мягким" мониторингом — слабым лучом, отслеживающим активацию на каждом этапе. Интеграл сигнала раскрывает "продолжительность" пребывания в возбужденной фазе до выхода из облака.

Анализ данных шокировал даже авторов: усредненный период активации выходит отрицательным. При этом он коррелирует с классической групповой задержкой. Говард Уайзман, ведущий аналитик из Гриффита, уточняет разницу: минусовая задержка — всего оптическая иллюзия, когда передний край импульса опережает пик, а рассеяние маскирует хвост.

Но измеряемое здесь — именно вклад проходящих фотонов в атомную стимуляцию, где "передние" частицы неожиданно доминируют в среднем, опровергая ожидания случайного отражения.

Чтобы подтвердить гипотезу, экспериментаторы доработали установку: два встречных лазера вбросили в сверхохлажденный 85Rb (до 60-70 микрокельвинов). Один нес потенциал для активации и прохождения/рассеяния, второй — для фазовых сдвигов, сигнализирующих о возбуждении. Стабильность и тишина оборудования обеспечили точность. Результат: от -0,82 (погрешность 0,31) до +0,54 (погрешность 0,28) в единицах базового времени τ₀ (10-20 наносекунд), доказывая реальность минуса для "переданных" квантов.

Стейнберг признается: ранее отрицательные значения в уравнениях игнорировали как математический артефакт, объясняя их лишь сдвигами пиков. Теперь они обретают вес, побуждая к переосмыслению сути "минусового интервала".

Джонте Хэнс, квантовый специалист из Ньюкасла, не участвовавший в проекте, предостерегает от буквальности: такие аномалии рискуют породить логические ловушки, но указывают на контекстуальность — черту, где разные наблюдения раскрывают несовместимые грани без влияния на объект. Это, по его мнению, сулит преимущество в задачах, где классика пасует, намекая на практические применения в вычислениях.