«زمان منفی» چیست و دانشمندان چگونه آن را کشف کردند؟

راز بقا: دانشمندان ادعا می‌کنند که پس از مشاهده فوتون‌هایی که پیش از ورود به یک ماده، از آن خارج شده‌اند، شواهدی از «زمان منفی» پیدا کرده‌اند.

گروهی از فیزیکدان‌های کوانتومی از دانشگاه تورنتو در کانادا پس از هفت سال بررسی رفتار فوتون‌ها‌ــ ذرات موجی نور‌ــ برای شناخت بهتر پدیده‌ای موسوم برانگیختگی اتمی به این کشف دست یافتند.

در این پدیده، فوتون‌هایی که جذب ماده می‌شوند، به‌دلیل تعامل با اتم‌های موجود در ماده، پیش از خروج از ماده، دستخوش تاخیر زمانی می‌شوند‌ــ که تحت عنوان تاخیر گروهی نیز شناخته می‌شود.

پژوهشگران برای شناخت بهتر این فرایند، آزمایشی طراحی کردند تا فوتون‌ها را از میان ابری از اتم‌های فوق‌سرد شلیک و برانگیختگی اتمی را مشاهده کنند.

در کمال تعجب آن‌ها، زمان عبور برخی فوتون‌ها از اتم‌ها پیش از پایان برانگیختگی اتمی به اتمام رسید، که به فرایند قدر منفی داد و سبب شد این‌طور به نظر برسد که فوتون‌ها پیش از ورود به ماده، از آن خارج شده‌اند.

پژوهشگران متذکر شدند: «این نتایج نشان می‌دهند مقادیر منفی که زمان‌هایی مانند تاخیر گروهی ثبت می‌کنند بیش از آنچه عموما ارزیابی شده است اهمیت فیزیکی دارند.»

جزئیات این نتایج در تحقیقی با عنوان «شواهد تجربی که یک فوتون می‌تواند مقداری منفی از زمان را در ابر اتمی سپری کند» شرح داده شده و در حال حاضر در انتظار داوری علمی است.

افرایم استاینبرگ، فیزیکدان کوانتوم تجربی در دانشگاه تورنتو، در ایکس [توییتر سابق]نوشت: «مدت زمانی مثبت سپری شد، اما مشاهدات آزمایش ما که فوتون‌ها می‌توانند باعث شوند این‌طور به نظر برسد که اتم‌ها مدت زمانی منفی را در حالت برانگیخته سپری می‌کنند منتشر شده است! عجیب به نظر می‌رسد، می‌دانم.»

جوسایا سینکلر، از دانشگاه تورنتو، که با مجله ساینتیفیک امریکن (Scientific American) صحبت می‌کرد، گفت گروه او از این نتایج «کاملا شگفت‌زده» شده بودند.

او گفت: «تاخیر زمانی منفی ممکن است متناقض به نظر برسد، اما به این معنا است که اگر ساعتی کوانتومی برای اندازه‌گیری مدت زمانی که اتم‌ها در حالت برانگیخته سپری می‌کنند بسازید، عقربه ساعت تحت شرایط خاص به‌جای حرکت به جلو، به عقب برمی‌گردد.»

این یافته‌ها تاثیر عملی بر درک ما از زمان ندارد، با وجود این، پرسش‌هایی در مورد تحقیق‌های قبلی مربوط به فوتون‌ها و نورشناسی مطرح می‌کند، و در عین حال ماهیت اسرارآمیز حوزه کوانتوم را نشان می‌دهد.