هل يوجد زمن سالب؟

–

عندما كانت تصادفنا في المسائل الرياضية حلول رياضية يكون الزمن فيها سالبا، كنا غالبا ما نهمل هذا الناتج باعتبار ان الزمن لا يمكن ان يكون سالبا في عالمنا. لكن، هل هو فعلا كذلك؟

في بحث قاده “دانييلا أنجولو” وفريق من جامعة تورنتو، في كندا، بدعم نظري من “هوارد وايزمان” من جامعة غريفيث، أستراليا، اكشفوا أن الفوتونات (الجسيمات الأساسية للضوء)، يمكن أن تخرج من مادة قبل دخولها، مما يمثل حالة رصدية لـ “الزمن السلبي”.

كان هذا الاكتشاف جزءًا من تجربة أوسع نطاقًا تتضمن مرور الفوتونات عبر سحابة من ذرات الروبيديوم شديدة البرودة، حيث كان الباحثون يقيسون الإثارة الذرية التي تسببها الفوتونات في السلوك الكمومي النموذجي، عندما تمر الفوتونات عبر مادة، فإنها تثير الإلكترونات داخل الذرات، مما يتسبب في انتقالها إلى مستويات طاقة أعلى.

وبعد ذلك، تعود هذه الإلكترونات المثارة إلى حالتها الأصلية وتعيد إطلاق الطاقة الممتصة على هيئة فوتونات، وهو ما يخلق تأخيرًا زمنيًا – يشار إليه باسم “تأخير المجموعة” ومع ذلك، اكتشف فريق أنجولو أنه في ظل ظروف معينة، قد يبدو أن الفوتونات قد تعاود إطلاقها على الفور تقريبًا، حتى قبل أن تعود الذرات إلى حالتها الأساسية. وقد أدى هذا إلى ملاحظة “وقت الانتظار السلبي”، مما يعني أن الفوتونات أعيد إطلاقها بشكل أسرع من وقت الإثارة الذرية، وهي نتيجة غير متوقعة تتحدى الفهم التقليدي استخدم الباحثون نظرية الكم لشرح هذه الظاهرة، حيث أظهروا أن امتصاص وإعادة إطلاق الفوتونات يحدثان بشكل احتمالي على مدى مجموعة من القيم الزمنية، بعضها يمكن أن يكون سلبيًا.

وسلطت التجارب الضوء على الطبيعة الغريبة للتراكب الكمي، حيث يبدو أن الفوتونات تتفاعل مع الذرات ولا تتفاعل في نفس الوقت، مما يؤدي إلى نتائج غريبة مثل أوقات الإثارة السلبية إن هذا البحث، على الرغم من كونه مذهلاً، لا يتحدى فهمنا الكلاسيكي للزمن ولكنه يتطلب إعادة تفسير لكيفية فهمنا لـ “تأخير المجموعة” في البصريات الكمومية.

نُشرت الدراسة على خادم ما قبل الطباعة arXiv.org ولم تخضع بعد لمراجعة الأقران، لكنها أثارت بالفعل اهتمامًا كبيرًا بسبب آثارها على ميكانيكا الكم. فتحت النتائج أبوابًا جديدة لفهم سلوك الفوتونات في الوسائط الماصة، مما قد يؤدي إلى إعادة تشكيل الأبحاث المستقبلية في فيزياء الكم.

–

ترجمة: فاطمة ثامر

نشر وتصميم: تبارك عبد العظيم

المصدر: هنا