В эксперименте, результаты которого были обнародованы в издании Physical Review Letters, специалисты под руководством Эфраима Штейнберга использовали фотоны — квантовые частицы света — и облако атомов рубидия. Атомы находились в состоянии резонанса с фотонами, что позволяет энергии света временно переходить в атомное возбуждение.
Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, если энергия фотона определена четко, то время его прохождения становится размытым. Когда такой фотон проходит сквозь облако насквозь, а не рассеивается, исследователи зафиксировали аномалию: время прибытия фотона на выходе оказывалось раньше, чем ожидалось. Расчеты показали, что фотон проводит внутри среды отрицательное количество времени — то есть покидает облако до того, как в него входит.
Этот эффект был известен с 1993 года, но долгое время воспринимался как артефакт, связанный с тем, что сквозь среду проходит лишь передняя часть светового импульса. Команда Штейнберга решила проверить этот феномен иначе, опросив сами атомы. Для этого использовался слабый лазерный луч: измеряя изменения его фазы, ученые фиксировали, были ли атомы возбуждены.
Несмотря на то, что одиночное измерение дает лишь приблизительный результат, усреднение данных миллионов экспериментов показало точное совпадение: время пребывания фотона в атомах равнялось тому самому отрицательному значению, которое следовало из времени прибытия. Исследователи подчеркивают, что отрицательное время полностью объясняется стандартными законами физики и не имеет отношения к путешествиям во времени. Однако это открытие доказывает, что эффект не является вычислительной ошибкой и оказывает реальное измеримое воздействие на атомную среду.
Ранее физики впервые зафиксировали отрицательное время для фотонов.
