Az időtrükk kvantumos rejtélye
Amikor egy fénycsóva áthalad egy atomokból álló párán, a fotonok elnyelődnek, majd újra kibocsátódnak – előbb eltűnnek, majd az atom gerjesztett rezgéseként, energiatárolt állapotban bukkannak fel. Azt hihetnénk, a fénycsomagok mind ugyanolyan tempóban haladnak át, ám a valóság csalóka: már a 20. század közepe óta sejthető, hogy azok a fotonok, amelyek „átsurrannak”, gyakran hamarabb érnek célt, mint ahogy fényimpulzusuk közepe beérne a felhőbe. Ez utal a negatív átjutási időre.
Korábban azonban viták övezték ezt a jelenséget: lehet, hogy az átjutó fotonok közül csak a hullám elején lévők jutnak el a detektorhoz, a többiek elakadnak – így csak látszólag gyorsabbak.
Az atomok megszólalnak
A friss áttörés abban rejlik, hogy nem a detektort figyelték, hanem magukat az atomokat: mennyi ideig maradnak gerjesztett állapotban, miközben a foton áthalad rajtuk. Ha egy atom elnyel egy fotont, energiát raktároz el, majd visszasugározza – ezt a tartózkodási időt most egy második fénynyalábbal „kérdezték le”, amely érzékelte az atom gerjesztettségének minimális változását.
Az eredmények döbbenetesek: az atomok „elárulták”, hogy a fotonok valóban több esetben is negatív ideig időztek náluk. Mindez a korábbi zavaros mérések, kvantumos furcsaságok mellett most már közvetlen bizonyítékká vált.
Több mint egymillió kísérlet kellett
A mérést szelídített módszerrel végezték, amely kevésbé zavarja meg a kvantumrendszert, ám zajosabb is. Egyetlen mérés sem árult el semmit, minden eredmény elveszett a véletlen kilengések tengerében. Csak miután körülbelül egymillió vizsgálatot átlagoltak, kezdett kirajzolódni a várt hatás – hét különböző beállítás mellett is fennmaradt a hatás. Az adatok rögzítése 70 órányi folyamatos mérést igényelt.
Ezenfelül a kutatók most a kiszóródó fotonokat tervezik vizsgálni, amelyeknél az elmélet pozitív időt jósol. Ha ez is igazolódik, a két szélsőség kiegyenlítheti egymást – így a teljes fény átlagos tartózkodási ideje sosem lesz negatív.
A fejlemények minden várakozást felülmúltak: úgy tűnik, az idő furcsaságai a kvantumvilágban kimeríthetetlenek.
