نور در عبور از ماده زمان منفی را سپری می‌کند_اسکوار

محققان در آزمایشی شگفت، زمان منفی را نشان دادند. به حرف های آن‌ها، ذرات نور می‌توانند زمان عبور از اَبرِ اتمی بسیار سرد، زمان منفی را سپری کنند؛ بدون این که قوانین فیزیک نقض شوند!

در دنیای کوانتومی، هر روز اتفاقات به‌ظاهر غیرممکنی رخ می‌دهد. این‌ بار در آزمایشی حیرت‌انگیز، محققان نشان داده‌اند که به‌ لطف اثرات کوانتومی، ذره نور می‌تواند قبل از ورود به ابر اتمی زیاد سرد، از آن خارج بشود!

می‌دانیم هنگامی که نور داخل ماده‌ای می‌بشود، شدت آن به‌علت برهم‌کنش با اتم‌های ماده تحول می‌کند. در واقع اتم‌های ماده، نور ورودی را جذب و مجدد گسیل می‌کنند. این فرایند علتمی‌بشود شدت نور در ماده کم بشود؛ درنتیجه، مدتی (در قیاس با خلأ) طول می‌کشد تا نور از محیط ماده خارج بشود.

در برخی موارد، ازجمله این آزمایش تازه، پرتو نور به‌جای این که با تأخیر از ماده خارج بشود، حتی سریعتر (در قیاس با حالت خلأ) از ماده خارج می‌بشود! به‌قدری سریع که زمان منفی را در ماده سپری می‌کند.

آخرین مطالب

• در جواب جانم چه بگوییم؟_اسکوار
• چرا از پیروزی دیگران غمگین می‌شویم؟_اسکوار
• مشکلات مالی والدین می‌تواند توانایی‌های اجتماعی کودکان را تحت‌تأثیر قرار دهد_اسکوار
• چطور یک دانش آموز موفق باشیم؟ + ۱۷ راز دانش آموز موفق_اسکوار
• چه غذاهایی برای رفلاکس معده مفیدند و چه غذاهایی زیان اور؟_اسکوار

آزمایش چطور انجام شده است؟

در این مطالعه، «دانیلا آنگولو» از دانشگاه تورنتو و همکارانش، از مجموعه‌ای از ده‌ها هزار اتم روبیدیم که تقریباً تا دمای صفر مطلق سرد شده بودند، منفعت گیری کردند. اتم‌های فوق‌سرد به اثرات کوانتومی حساس‌اند و حالت‌های کوانتومی آن‌ها را می‌توان به‌دقت با لیزرها و میدان‌های الکترومغناطیسی کنترل کرد.

محققان ۲ پرتو را هم‌زمان از بین ابر اتمی عبور دادند؛ به‌طوری که هر پرتو بعد از عبور از ماده به‌سمت آشکارساز متغیری هدایت می‌شد. پرتوی اول یا مستقیم توسط اتم‌ها بازتاب شده می بود، یا ابتدا جذب و مجدد توسط اتم‌ها گسیل شده می بود. پرتوی دوم نیز در جایگاه ردیاب عمل می‌کرد.

هنگامی هر اتم در ابر اتمی یک فوتون (ذرات نور) از پرتوی اول را جذب می‌کند، تغییراتی در حالت کوانتومی آن اتم رخ می‌دهد. محققان مشاهده کردند پرتوی دوم که در ماده جذب نشده می بود، به‌نوعی تحول حالت کوانتومی را نشان داد.

باتوجه‌به این نتیجه، آن‌ها بازدید کردند که آیا اتمی حالت خود را تحول داده است یا خیر و این چنین بازدید کردند که فوتون چه زمان داخل ابر اتمی بوده است. محققان دریافتند وابسته به فرکانس پرتوی لیزر، حالت‌های کوانتومی خاصی در اتم‌ها وجود دارد که عدد محاسبه‌شده برای زمان‌ عبور از ماده برای آن حالت‌ها منفی است!

زمان منفی قوانین فیزیک را زیرپا نمی‌گذارد

به حرف های آنگولو، بعد از شناسایی اولین مورد شگفت، آن‌ها تقریباً ۲ سال را صرف بهینه‌سازی تجهیزات آزمایش کردند و سپس هفته‌ها، مداوم داده‌های جدیدی جمع‌آوری کردند تا موارد بیشتری را شناسایی کنند.

«افرایم استینبرگ» از دانشگاه تورنتو که در این آزمایش شراکت داشته، می‌گوید: «باوجود این که مفهوم زمان منفی شگفت و غیرواقعی به‌ نظر می‌رسد، این آزمایش هیچ‌کدام از قوانین علیت یا نسبیت خاص اینشتین را نقض نمی‌کند؛ چون از فوتون‌ها برای انتقال اطلاعات منفعت گیری نمی‌بشود. این آزمایش فقط به فهمیدن ما از همه راه حلهای ممکن تعامل نور و ماده در دنیای کوانتومی می‌افزاید.»

«پیتر میلونی» از دانشگاه روچستر نیویورک معتقد است این تحقیق دستاوردی مهم محسوب می‌بشود:

«این آزمایش‌ها چیزی را بازدید می‌کنند که پیش‌ازاین زیاد تر کنجکاوی نظری می بود. می‌توان اندازه‌گیری زمان منفی را نتیجه ابهام ذاتی مکانیک کوانتومی تفسیر کرد؛ جایی که چندین گزینه برای چگونگی عبور فوتون از ابر اتم هم‌زمان مقدور است.

این گزینه‌ها شامل حالتی می‌بشود که فوتون هیچ وقتی را در بین اتم‌ها سپری نکند یا حتی زمان منفی را سپری کند. هنگامی که همه این احتمالات به‌درستی ترکیب ‌شوند، بعضی اوقات یکی از این نتایج غیرمنتظره به‌ دست می‌آید.»

«اندرو جردن» از دانشگاه چپمن در کالیفرنیا پافشاری می‌کند این آزمایش بسیار است، یقیناً هم چنان پیشنهاد می‌کند نتایج باید بااحتیاط بازدید شوند و آزمایش‌های بعدی باید اندازه‌گیری‌های مستقیم‌تری انجام بدهند. او با اشاره به سخنان اینشتین، می‌گوید: «زمان چیزی است که با ساعت اندازه‌گیری می‌بشود.»