Estos dos mecanismos no son más que un aperitivo del fenómeno cuántico en el que estamos a punto de indagar. Y es que es incluso más perturbador que la 'dualidad onda-partícula' o el entrelazamiento cuántico. Nuestro punto de partida es un sorprendente experimento realizado por un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto (Canadá) liderado por la física Daniela Angulo. Lo que han observado es que los fotones pueden pasar una cantidad negativa de tiempo atravesando una nube de átomos a muy baja temperatura. Esto significa, sencillamente, que parecen salir de un material antes de haber entrado en él.
La idea de tiempo negativo es contraria a nuestra intuición
El germen de este experimento surgió en 2017. Dos físicos experimentales de la Universidad de Toronto, Aephraim Steinberg y Josiah Sinclair, estaban interesados en estudiar la interacción que se produce entre la materia y la luz, y decidieron abordar su proyecto analizando un fenómeno conocido como excitación atómica. Consiste, a grandes rasgos, en el hecho de que cuando los fotones atraviesan un medio y son absorbidos, los electrones que giran alrededor de los átomos en ese medio saltan a niveles de energía más altos.
Estos físicos se propusieron medir con la máxima precisión posible ese retraso temporal y averiguar si depende del destino de cada fotón en particular
Lo curioso es que cuando los electrones que han sido previamente excitados vuelven a su estado original liberan la energía que han absorbido en forma de fotones. Y, sorprendentemente, este mecanismo introduce un retraso en el tiempo invertido por la luz en atravesar el medio. Estos físicos se propusieron medir con la máxima precisión posible ese retraso temporal y averiguar si depende del destino de cada fotón en particular. "En ese momento no estábamos seguros de cuál era la respuesta, pero creíamos que una pregunta tan básica acerca de algo tan fundamental debería resultar fácil de responder", confiesa Josiah Sinclair.
Después de tres años de planificación este equipo de investigadores diseñó un dispositivo que debería permitirles tomar las medidas que tenían en mente con mucha precisión. Su plan consistía en disparar fotones a través de una nube de átomos ultrafríos de rubidio y medir justo a continuación su excitación atómica. Lo más impactante es que después de llevar a cabo su experimento se llevaron dos sorpresas. La primera fue que los fotones a veces atravesaban la nube sin problema, pero los átomos de rubidio se excitaban como si hubiesen absorbido esos fotones.
Pero lo más extraño era que cuando los fotones eran absorbidos parecían ser reemitidos de forma instantánea y mucho antes de que los átomos de rubidio recuperasen su estado inicial. Parecía que los fotones en promedio estaban saliendo de los átomos más rápido de lo esperado. Después de consultar este resultado con Howard Wiseman, un físico teórico y cuántico de la Universidad de Griffith (Australia), estos investigadores llegaron a la conclusión de que el tiempo que los fotones transmitidos pasaron en estado de excitación atómica coincidía exactamente con el retraso adquirido por la luz. Curiosamente esto sucedía incluso si los fotones eran reemitidos antes de que la excitación atómica hubiese disminuido.
Imagen | Pixabay
Más información | arXiv
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La noticia El tiempo negativo existe. Esta evidencia es el último regalo que nos ha hecho la física cuántica fue publicada originalmente en Xataka por Juan Carlos López .
☞ El artículo completo original de Juan Carlos López lo puedes ver aquí
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