Fyzici potvrdili existenci „záporného času“: Kvantové částice se objevují dříve, než vstoupí

Představte si, že byste se z desetileté cesty vrátili domů a tvrdili, že jste s nymfou Kalypsó strávili minus pět let. Zní to jako bájný příběh Odyssea, ale podobně paradoxní jevy se nyní potvrdily i ve světě kvantové fyziky.

Představte si, že byste se z desetileté cesty vrátili domů a tvrdili, že jste s nymfou Kalypsó strávili minus pět let. Zní to jako bájný příběh Odyssea, ale podobně paradoxní jevy se nyní potvrdily i ve světě kvantové fyziky. Nové experimenty naznačují, že takzvaný „záporný čas“ skutečně existuje a je měřitelný.

Vědci z Griffithovy univerzity a Torontské univerzity provedli experiment s fotony – kvantovými částicemi světla. Tyto fotony musely projít mrakem atomů rubidia, které s nimi mají „rezonanci“. To znamená, že energie fotonu se může dočasně přenést na atomy, kde foton na určitou dobu „přebývá“, než je opět uvolněn. Pokud foton projde mrakem přímo, aniž by se rozptýlil, stane se něco zvláštního: dorazí na druhou stranu dříve, než by se dalo očekávat, jako by v mraku strávil záporné množství času – tedy vystoupil dříve, než vstoupil.

Tento jev je známý už desítky let a byl pozorován v experimentu z roku 1993. Fyzici ho však většinou nebrali vážně, protože se dal vysvětlit tím, že mrakem projde pouze přední část dlouhého pulsu světla, zatímco zbytek se rozptýlí. To by přirozeně vedlo k dřívějšímu příchodu úspěšného fotonu.

Jeden z autorů původního článku z roku 1993, Aephraim Steinberg, se však s tímto vysvětlením nespokojil. Ve své laboratoři v Torontu se rozhodl zjistit, co se stane, když se přímo zeptá atomů rubidia, jak dlouho v nich foton přebýval. Spolu s kvantovým teoretikem Howardem Wisemanem vyvinuli metodu „slabého měření“. Tato technika umožňuje velmi nepřesné, ale kalibrované měření, které minimálně narušuje kvantový systém (vyhýbá se takzvanému kvantovému Zenonovu efektu, který by interakci zničil).

Výsledek byl překvapivý: hodnota slabě naměřené doby přebývání, když foton prošel mrakem, se přesně shodovala se záporným časem odvozeným z doby příchodu fotonu. A co je klíčové, tuto zápornou hodnotu již nelze vysvětlit teorií, že prošla pouze přední část pulsu. To znamená, že záporná doba přebývání není jen artefaktem měření, ale má přímo měřitelný dopad na atomy, kterými foton prochází.

I když tento objev neznamená, že jsou stroje času za rohem, plně ho vysvětluje standardní fyzika. Ukazuje však, že i v rámci známých zákonů existují paradoxní jevy, které prohlubují naše chápání kvantového světa a otevírají nové cesty pro další výzkum základních principů vesmíru.