Фотон провел отрицательное время в облаке атомов⁠⁠

Квантовые частицы оказались хитрее, чем древнегреческие герои. Физики из Университета Торонто под руководством Эфраима Штейнберга провели эксперимент, в котором фотоны проходили сквозь облако атомов рубидия. Обычно частицы света задерживаются в такой среде, но ученые обнаружили нечто невероятное: некоторые фотоны прибывали на детектор раньше, чем следовало ожидать. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Эффект получил название «отрицательное время пребывания». Если объяснять просто, создавалось впечатление, что фотон покинул облако атомов до того, как в него вошел. Авторы исследования провели параллель с Одиссеем, который провел у нимфы Калипсо не пять лет, а «минус пять лет», чтобы общее время его возвращения домой составило всего десять лет. Конечно, никакого путешествия в прошлое не происходит — это квантово-волновой эффект, связанный с интерференцией вероятностей.

Чтобы измерить это странное время, ученые использовали метод слабых измерений. Вместо того чтобы точно спрашивать атомы, возбужден ли фотон (это разрушило бы эффект), они направили через облако слабый лазерный луч и измеряли крошечные изменения его фазы. Усреднив результаты миллионов экспериментов, они получили точное значение "отрицательного" времени, которое совпало с предсказаниями теории. Как образно заметили сами исследователи, это все равно что спросить Калипсо — и она бы подтвердила, что Одиссей жил у нее «отрицательное время».

Главный вывод: отрицательное время — не артефакт и не ошибка расчетов, а реально измеримый квантовый эффект. Однако он не открывает дорогу для машины времени, так как не позволяет передавать информацию быстрее скорости света или в прошлое. Это просто еще одно напоминание о том, что в квантовом мире наши интуитивные представления о времени и причинности работают совсем не так, как в повседневной жизни.