? Zhrnutie pre tých, ktorí rýchlo scrollujú:
- Vedci pozorovali fotóny, ktoré akoby prešli oblakom atómov za záporný čas.
- Neznamená to cestovanie do minulosti.
- Jav ukazuje, že kvantový svet je ešte zvláštnejší, než si bežne predstavujeme.
Vedci vystrelili časticu svetla cez oblak atómov a výsledok vyzeral, akoby v ňom strávila záporný čas. Teda akoby z neho v priemere vyšla skôr, než doň vošla. O experimente na webe The Conversation píše Howard Wiseman, riaditeľ Centre for Quantum Dynamics na Griffith University.
Výskum bol publikovaný v magazíne Physical Review Letters a nejde o vedeckú fantastiku, ale o vážnu kvantovú fyziku. Wiseman to vysvetľuje cez príbeh Odysea, ktorý by milovanej Penelope mohol tvrdiť, že u nymfy Kalypso nestrávil roky, ale „menej než nič“. A dodáva: „Kvantové častice sú, ako sa ukazuje, rovnako prefíkané ako Odyseus.“
Komplikovaná fyzika zjednodušene
V experimente vedci použili fotóny, teda jednotlivé častice svetla. Tie posielali cez oblak atómov rubídia, chemického prvku, ktorý sa vo fyzike často používa, pretože jeho atómy sa dajú veľmi presne kontrolovať. Dôležité je v tomto prípade slovo rezonancia - znamená to, že fotón má takú energiu, ktorá sa na chvíľu môže preniesť na atóm.
Atóm sa tým dostane do excitovaného stavu, čiže dočasne má viac energie než predtým. Takže fotón sa akoby na chvíľu „ubytuje“ v oblaku atómov a potom môže pokračovať ďalej. Lenže kvantový svet nemá rád jednoduché príbehy.
Aby mal fotón presne určenú energiu, jeho čas príchodu musí byť neistejší. To súvisí s Heisenbergovým princípom neurčitosti, podľa ktorého niektoré vlastnosti častice nevieme súčasne poznať úplne presne.
Záporný čas
Keď fotón prejde oblakom atómov rovno, bez rozptýlenia do náhodného smeru, vedci vedia vypočítať, kedy by mal doraziť na druhú stranu, keby sa správal ako bežné svetlo. Lenže dorazí skôr. Tak skoro, že výpočty naznačia záporný čas pobytu v oblaku.
Tento zvláštny efekt fyzici poznajú už desaťročia. Dlho sa však bral skôr ako matematická zvláštnosť. Vysvetlenie znelo, že cez oblak prejde iba predná časť dlhého svetelného pulzu, zvyšok sa rozptýli, a preto to len vyzerá, že fotón prišiel priskoro.
Atómy mali iný názor
Nový experiment bol zaujímavý tým, že vedci sa nepozerali iba na čas príchodu fotónu. Skúsili sa „opýtať“ samotných atómov, ako dlho v nich energia fotónu prebývala. Tu prichádza ďalší kvantový háčik. Keď v kvantovej fyzike niečo meriaš príliš presne, zmeníš tým samotný dej.
Wiseman to prirovnáva ku kvantovému Zénónovmu efektu - keby sme atómy sledovali príliš intenzívne, zabránili by sme im vôbec s fotónom normálne interagovať. Riešením bolo slabé meranie. To je meranie také jemné, že jeden pokus veľa nepovie, ale milióny pokusov spolu už dajú veľmi presný obraz.
Vedci poslali cez oblak slabý laserový lúč a sledovali drobné zmeny fázy svetla. Výsledok bol prekvapujúci - slabé meranie ukázalo rovnaký záporný čas ako výpočty podľa príchodu fotónu. „Pred našou prácou nikto netušil, že tieto dva časy, merané úplne odlišnými spôsobmi, budú rovnaké,“ vysvetľuje Wiseman.
Stroj času sa nekoná
Najdôležitejšie je, čo z toho nevyplýva. Neznamená to, že vieme posielať ľudí do minulosti, ani že sa čas v bežnom zmysle otočil. Wiseman to hovorí priamo: „Žiaľ, nie. Náš experiment je úplne vysvetliteľný štandardnou fyzikou.“
Zároveň však nejde len o optický trik. Záporný čas pobytu má merateľný vplyv na atómy, cez ktoré fotón prechádza. A to je pointa - kvantový svet znova ukázal, že realita môže byť čudnejšia než náš jazyk, ale stále sa dá experimentálne chytiť za golier.
