Fotonlar atomları uyardıklarında, atomlar normalden daha hızlı hareket ediyor ve bu, fotonların negatif zaman harcadığı algısı yaratıyor.
Toronto Üniversitesi ve Griffith Üniversitesi’nden araştırmacılar, fotonların bir ortamdan geçerken atomları uyarmak için “negatif” zaman harcayabileceğini ortaya koydu. arXiv’de yayınlanan araştırmada ekip Çapraz Kerr etkisi adı verilen bir yöntem kullandı. Bu yöntem ile iletilen fotonların atomlarla uyarılma sürelerinin grup gecikmesine sebep olduğu gösterildi.
Grup gecikmesi; ışık bir malzemeden geçtiğinde, hızının etkilenmesi ve bir noktadan diğerine ulaşmasının gecikmesi olarak açıklanıyor. Normalde, bu gecikme pozitif olarak, yani ışık malzemedeki atomlarla etkileşime girdiğinde, yavaşlıyor. Ancak bu araştırmanın ortaya koyduğu üzere, özellikle de ışık, malzemenin nükleer manyetik rezonansına yakın olan, belirli frekanslara ayarlandığında, grup gecikmesi negatif hale geliyor.
Fizikte nükleer manyetik rezonans, bir manyetik çekirdeği incelemek için onun manyetik momentumunu dışarıdan uygulanan kuvvetli bir manyetik alan ile aynı doğrultuya sokması durumuna deniyor.
Grup gecikmesi negatif hale geldiğinde ışıktan önce malzeme çıkıyor. Bu modern fizik çerçevesinde bakıldığında imkansız görünse de kuantum fiziğinde mümkün hale geliyor. Klasik fizikte zaman, her daim pozitif; bir parçacık hareket ederken zamanda ileriye doğru hareket ediyor. Ancak kuantum dünyasında zaman farklı davranabiliyor.
Kuantum fiziğinde negatif zaman
Kuantum fiziğinde şimdiye dek keşfedilenlere göre birçok şey gibi ışık da, hem dalga hem de parçacık gibi davranıyor. Bu ışık dalgaları üst üste geldiğinde, birbirlerini güçlendirerek veya nötrleyerek birbirleriyle etkileşime girebiliyor.
Yapılan deneyde, üst üste binen dalgalar, fotonun atomlarla aslında gelmeden önce etkileşime girdiği izlenimini verecek şekilde etkileşime giriyor. Başka bir deyişle, fotonun ters yönde etkileşime girdiği ve sistemde “negatif” zaman geçirmiş gibi göründüğü bir durum oluşuyor.
PhD candidate at University of Toronto
Director, Centre for Quantum Dynamics, Griffith University
Professor at the University of Toronto and founding member of the Centre for Quantum Information and Quantum Control
Deneyin yöntemi
Araştırmacılar deneyde, iki ışık hüzmesiyle aydınlatılan soğuk rubidyum-85 atomlarından oluşan bir bulut kullandı. Atomların, rezonanslı bir ışık darbesiyle aydınlatıldığında polarize olduklarını ve herhangi bir zamanda uyarılmış durumda bulunma olasılıkları olduğunu gösterdiler.
İletilen fotonların neden olduğu faz kaymalar ortalama fotonun neden olduğu faz kaymalarıyla karşılaştırılarak atomik uyarılma süresini hesaplandı. Böylece araştırmacılar dar bantlı darbeler için, yani sınırlı bir dalga boyu veya frekans aralığına sahip ışık veya elektromanyetik dalgalar için, ortalama atomik uyarılma süresinin negatif olduğunu ve doğrudan negatif grup gecikmesine karşılık geldiğini buldular.
Kaynak: The Quantum Insider
