Představte si, že vyjdete z domu ještě dřív než do něj vstoupíte. Nedává vám to smysl? To nevadí. A nevadí to ani fyzice. Přesně tohle se totiž děje se světlem na kvantové úrovni. Vědci z torontské univerzity provedli řadu měření a dokázali, že se to skutečně děje a přitom to neporušuje Einsteinovu teorii relativity. Jak je to možné?

Sedm let bádání

Sedm let trvající výzkum je nyní v recenzním řízení a během posledního měsíce k němu neměl nikdo z odborníků žádné zásadní výhrady. Zdá se tak, že výzkum proběhl naprosto v pořádku a datům lze věřit. Vědci v tomto experimentu stříleli fotony do atomů rubidia. Experiment prokázal, že v některých případech fotony vyšly ven okamžitě bez jakéhokoli zpoždění (jako by letěly vakuem) a v dalších případech dokonce zaznamenali, že fotony opustily mračna rubidných atomů dříve než do nich vůbec vstoupily.

Za normálních okolností se očekávalo, že fotony budou s atomy rubidia reagovat - budou absorbovány a tím atom rubidia excitují (posunout jeho elektrony do vyšší energetické hladiny). Tyto atomy se pak snaží opět vrátit do původního stavu. Aby to bylo možné, vyzáří část energie ve formě světla, které má ovšem o něco nižší vlnovou délku než mělo světlo původní. Na takovém principu funguje samotná fluorescence předmětů.

Podivuhodný kvantový svět

V tomto experimentu se ukázalo, že na kvantové úrovni mohlo světlo atomy excitovat aniž by došlo k jeho absorbování. Dokonce fotony opouštěly prostor dříve než do něj vstoupily. Na kvantové úrovni to není takový problém jako v našem makrosvětě. Fotony totiž během tohoto jevu nepředávaly žádnou informaci svému okolí a tak vlastně necestovaly rychlostí větší než je rychlost světla.

Kvantové děje se dějí vždy s určitou pravděpodobností (v nějakém rozsahu pravděpodobnosti). Může se tak s jistou pravděpodobností stát, že je čas průchodu fotonu atomem nulový, ale současně může tento čas být i záporný. Výsledky se zdály být natolik šílené, že vědci daný měření prováděli opakovaně, ale vždy se stejným výsledkem.

Když selský rozum nestačí

V běžném makrosvětě pro nás bude čas plynout stále stejně a žádné větší důsledky to pro nás nemá. Nicméně tento pokus opět ukazuje fakt, že na pochopení složitých procesů už nám náš selský rozum prostě nestačí. Je třeba se ponořit do hloubky tématu a někdy i zapomenout na vše, co o světě víme.

Zdroje k hlubšímu bádání

Experimental evidence that a photon can spend a negative amount of time in an atom cloud