Físicos de la Universidad de Toronto han demostrado en experimentos sobre la excitación de átomos de rubidio mediante fotones que el tiempo no sólo puede avanzar, sino también retroceder.
En 2017, un grupo de físicos de la Universidad de Toronto se interesó por el efecto cuántico que se produce cuando la materia se irradia con luz. Cuando un fotón irradia un átomo, el electrón puede recibir una porción de energía y excitarse, es decir, pasar a un nivel de energía superior. Después de un tiempo, el electrón vuelve a caer en un estado no excitado y emite un cuanto de luz.
Este efecto ha sido bien estudiado. Pero los físicos se preguntaban: ¿cuánto tiempo pasa un electrón en estado excitado antes de emitir un fotón? Resultó que no hay respuesta a esta pregunta. Estaba claro que este tiempo era relativamente corto, pero no era posible medirlo.
La preparación del experimento, su verificación y explicación teórica tomó casi 7 años. El resultado fue paradójico.
Los científicos utilizaron átomos de rubidio ultrafríos, cuya temperatura es de nanokelvins, casi el cero absoluto. Los átomos en realidad “se quedan quietos”; Casi no tienen vibraciones térmicas. Comenzaron a irradiar átomos y a registrar el tiempo que tardaban los fotones en atravesar la nube de rubidio.
Los científicos escriben que algunos fotones volaron sin tocar ni excitar a los átomos, y otros fotones excitaron a los átomos. Con las mediciones más precisas, resultó que los fotones que excitan los átomos no se retrasan, sino que se aceleran. El tiempo durante el cual los fotones excitantes vuelan a través del medio (vuelo más retraso) es en algunos casos menor que el tiempo de los fotones que vuelan libremente (solo vuelo). Es decir, el tiempo de retraso no debe considerarse un “pequeño intervalo positivo”, sino un “pequeño intervalo negativo”.
Los científicos demostraron teóricamente que su resultado no contradice el límite de la velocidad de la luz, que es un axioma básico de la teoría especial de la relatividad, ya que los fotones no transportan información (como en el caso de las partículas entrelazadas).
El físico Josiah Sinclair del Instituto Tecnológico de Massachusetts, que no participó en el último trabajo pero que comenzó la investigación con colegas de la Universidad de Toronto, describió el resultado del trabajo de la siguiente manera: en este experimento, el tiempo se comporta como un poco “manchado”. nube” que fluye no sólo hacia adelante (como siempre ocurre en los experimentos clásicos), sino también hacia atrás. Sinclair hace esta comparación: “Un retraso de tiempo negativo puede parecer contradictorio, pero significa que si construyes un reloj ‘cuántico’ para medir cuánto tiempo pasan los átomos en un estado excitado, la manecilla del reloj, bajo ciertas circunstancias, se moverá hacia atrás en lugar de hacerlo. que adelante.” . Es poco probable que se pueda construir una “máquina del tiempo” utilizando tales efectos, pero el experimento ciertamente llamará la atención de los físicos sobre la naturaleza misma del tiempo.
El trabajo está publicado en el sitio web de arXiv.