La meccanica quantistica continua a stupire con fenomeni sempre più strani. L’ultimo di questi è il concetto di tempo negativo e come la luce che attraversa un insieme di atomi possa sembrare uscire prima di entrare. Sebbene non si tratti di una macchina del tempo – per quella, la tua migliore opzione rimane una DeLorean – questo curioso fenomeno ha implicazioni intriganti per le applicazioni ottiche.
Il fenomeno del tempo negativo
Interazione della luce con gli atomi
Immagina di inviare un impulso di luce attraverso una nube di atomi. Questi atomi si trovano a una temperatura vicina allo zero assoluto, solo pochi micro-gradi sopra di esso. Normalmente, la luce che passa attraverso di essi interagirebbe con gli atomi. I fotoni verrebbero assorbiti (creando un’eccitazione atomica) e poi riemessi. In generale, la luce subirebbe un ritardo di gruppo.
Il ritardo di gruppo negativo
La parte interessante è che questo ritardo di gruppo può teoricamente essere negativo. Il team ha utilizzato luce con una frequenza vicina alla frequenza di risonanza atomica degli atomi nella nube. Questo significa che gli atomi eccitati impiegano molto tempo a rilasciare il loro fotone. Tuttavia, in questo esperimento, il ritardo di gruppo può risultare negativo: qualcosa di strano sta accadendo.
La stranezza quantistica
Fotoni e viaggio nel tempo
Ovviamente, i fotoni – particelle di luce – non stanno viaggiando nel tempo. L’assetto sperimentale indica la stranezza quantistica dell’interazione di una luce specifica con un insieme specifico di atomi. Il concetto di “adesso” in termini quantistici è un po’ meno fisso, rendendo questa interazione apparentemente impossibile per la nostra visione standard del tempo come una progressione lineare dal passato al futuro. Gli atomi trascorrono un tempo negativo in uno stato eccitato; o semplicemente, i fotoni non accumulano alcun ritardo passando attraverso – in realtà, escono prima di entrare.
Implicazioni e significato fisico
“Ha richiesto un tempo positivo, ma il nostro esperimento che osserva che i fotoni possono far sembrare che gli atomi trascorrano un tempo negativo nello stato eccitato è concluso!” ha scritto il coautore senior Aephraim Steinberg, dell’Università di Toronto, su X.
Riflessioni e prospettive future
Revisione tra pari e significato del tempo negativo
Il lavoro attende ancora la revisione tra pari, ma solleva un punto interessante sul concetto di tempo negativo. Il team sostiene che “[questi] risultati suggeriscono che i valori negativi assunti dai tempi come il ritardo di gruppo abbiano un significato fisico maggiore di quanto generalmente apprezzato.”
Disponibilità del preprint
Il preprint, che deve ancora essere sottoposto a revisione tra pari, è disponibile su arXiv. Questo studio potrebbe aprire nuove strade nella comprensione delle interazioni quantistiche e delle loro applicazioni pratiche, specialmente nel campo dell’ottica.
La meccanica quantistica, con le sue bizzarre implicazioni, continua a sfidare la nostra comprensione del mondo fisico. Il concetto di tempo negativo è solo l’ultimo esempio di come la fisica quantistica possa rivelare aspetti della realtà che sembrano contraddire la nostra intuizione e le nostre esperienze quotidiane.
