دستاورد بی‌سابقه در دنیای کوانتوم؛ دانشمندان «زمان منفی» را در آزمایشگاه اندازه‌گیری کردند

فیزیکدانان در یک آزمایشگاه پیشرفته، در جریان یک آزمایش تخصصی پدیده‌ای را اندازه‌گیری کرده‌اند که به آن «زمان منفی» می‌گویند.

آگهی

آگهی

دانشمندان در این آزمایش ذرات نور (فوتون‌ها) را به سمت یک ابر ساخته شده از اتم‌های «روبیدیوم» شلیک کردند. اتم‌ها مانند یک ایستگاه بین‌راهی عمل می‌کنند؛ آن‌ها فوتون‌ها را جذب کرده، مدتی نگه می‌دارند و سپس دوباره آزاد می‌کنند. این مدت زمان توقف را «زمان اقامت» می‌نامند.

معجزه «زمان منفی»

اتفاق عجیب زمانی رخ داد که دانشمندان متوجه شدند در برخی شرایط، فوتون‌ها چنان سریع از ابر اتمی عبور می‌کنند که انگار اصلا زمانی را داخل آن سپری نکرده‌اند.

اما ماجرا از این هم عجیب‌تر شد: محاسبات نشان داد که زمان حضور آن‌ها در ابر اتمی یک عدد منفی است! یعنی فوتون قبل از اینکه سفرش را به درون ابر شروع کند، در طرف دیگر ظاهر شده بود.

اتم‌ها در نقش شاهدان عینی

بسیاری از دانشمندان سال‌ها فکر می‌کردند این فقط یک خطای محاسباتی یا نوعی توهم نوری است. اما محققان دانشگاه تورنتو تصمیم گرفتند واقعیت را از طریق خود اتم‌ها بفهمند.

آن‌ها با روشی بسیار ظریف (که به آن «اندازه‌گیری ضعیف» می‌گویند) و بدون اینکه حال ذرات را به هم بزنند، بررسی کردند که اتم‌ها چه مدتی در حالت تحریک‌شده (یعنی وقتی فوتون را بغل کرده‌اند) باقی مانده‌اند.

در کمال شگفتی، اتم‌ها هم نشان دادند که زمان حضور فوتون‌ها در میان آن‌ها منفی بوده است.

آیا می‌توانیم در زمان سفر کنیم؟

شنیدن کلمه «زمان منفی» ذهن همه را به سمت ماشین زمان و فیلم‌های علمی-تخیلی می‌برد. اما واقعیت (فعلا) کمی متفاوت است:

نخست این‌که شکستن قانون علیت ممنوع است. در واقع این آزمایش به این معنی نیست که می‌توانید به گذشته بروید و مثلا مانع ازدواج پدربزرگ و مادربزرگتان شوید.

از سوی دیگر باید دانست که این قوانین خاص تنها در دنیای کوانتوم صدق می‌کنند. در حقیقت این اتفاق فقط در دنیای ذرات بسیار ریز رخ می‌دهد، جایی که زمان و مکان طبق قوانین «کوانتوم» رفتار می‌کنند، نه قوانین معمولی که ما در زندگی روزمره می‌شناسیم.

در آخر باید گفت که زمان، منعطف‌تر از آن چیزی است که تصور می‌کنیم. این آزمایش ثابت کرد که زمان در دنیای اتم‌ها یک خط صاف و ثابت نیست، بلکه می‌تواند دچار انحراف‌های عجیبی شود که حتی باعث شود «نتیجه» قبل از «علت» ظاهر شود.

نتایج پژوهش جدید در نشریه علمی «Physical Review Letters» منتشر شده است.