Expertos en física proporcionan evidencias del tiempo negativo

Un grupo de investigadores dirigidos por el físico Aephraim M. Steinberg, de la Universidad de Toronto, han demostrado que los fotones pasan una cantidad de tiempo negativo en una nube de átomos, según ha publicado el medio alemán Spektrum.de. 

"Suena loco, lo sé", escribió Steinberg en la red social X. "Tomó una cantidad de tiempo positiva, pero observamos que los fotones pueden hacer que los átomos pasen una cantidad de tiempo negativa en el estado excitado".

La idea de este trabajo surgió en 2017, cuando Steinberg se interesó en la interacción entre la luz y la materia. Cuando se hace brillar luz a través de un medio, los átomos pueden excitarse durante un breve período de tiempo. Los fotones son absorbidos y reemitidos poco tiempo después. Hasta aquí nada nuevo. Sin embargo, Steinberg quería descubrir cómo se mueven los fotones individuales a través de nubes de átomos.

Después de tres años de planificación, su equipo estaba lo suficientemente avanzado como para probar esta cuestión en el laboratorio. "Fue increíblemente divertido y muy emocionante desarrollar una medición que pudiera probar una pregunta tan fundamental que, hasta donde yo sé, nunca antes se había planteado", escribió el físico Josiah Sinclair en X, quien codirigió el experimento, según el mismo medio. 

En 2020, los investigadores dispararon fotones individuales a través de átomos de rubidio ultrafríos y realizaron un descubrimiento inesperado: cuando las partículas de luz se movían libremente a través de la nube de átomos, aún excitaban los átomos de rubidio. De hecho, en este caso los átomos de rubidio estuvieron en un estado de excitación durante el mismo tiempo que si absorbieran completamente los fotones.

Cuando el equipo de investigación examinó más de cerca los resultados, se encontraron con otra sorpresa: cuando un fotón era absorbido, el átomo parecía volver a emitirlo casi inmediatamente, mucho antes de que el átomo normalmente regresara a su estado fundamental. "Esto fue aún más inesperado", escribió Sinclair. "Al final (el experimento) planteó más preguntas que respuestas", agregó. 

Por eso los expertos quisieron realizar otro experimento para determinar exactamente durante cuánto tiempo se absorben los fotones. Como ya habían demostrado matemáticamente, esta duración siempre corresponde al tiempo que tarda un rayo de luz en su recorrido a través de la nube de átomos. 

Sin embargo, este retraso también puede ser negativo. Entonces la velocidad del grupo de fotones en el medio es más rápida que la velocidad de la luz. (Dado que de esta manera no se puede transmitir información, esto no contradice la relatividad especial). Sin embargo, en tales casos, esto significa que el período de tiempo durante el cual los fotones fueron absorbidos por los átomos es negativo. El equipo ahora pudo confirmar esta increíble predicción mediante experimentos, según el mismo medio. 

"Nuestras observaciones muestran que el tiempo de tránsito (negativo) es una cantidad físicamente significativa", escriben los expertos en su última publicación . Esta es la primera vez que los investigadores encuentran una cantidad física asociada con un período de tiempo negativo. Aunque el fenómeno es extremadamente sorprendente, no tiene ningún impacto en la comprensión del tiempo en sí, pero ilustra una vez más que el mundo cuántico todavía tiene sorpresas guardadas.