Los físicos demostraron que los fotones pueden parecer salir de un material antes de entrar en él, revelando evidencia observacional de tiempo negativo.
© Sean Gladwell/Getty ImagesEl tiempo puede tomar valores negativos en el reino cuántico.
Los físicos cuánticos están familiarizados con fenómenos extravagantes y aparentemente absurdos: los átomos y las moléculas a veces actúan como partículas y otras como ondas; las partículas pueden conectarse entre sí mediante una «espeluznante acción a distancia», incluso a grandes distancias; y los objetos cuánticos pueden separarse de sus propiedades como el
Gato de Cheshire de Alicia en el País de las Maravillas se separa de su sonrisa. Ahora, investigadores dirigidos por Daniela Angulo, de la Universidad de Toronto, han revelado otro extraño resultado cuántico: los fotones,
partículas ondulatorias de luz, pueden pasar una cantidad de tiempo negativa desplazándose por una nube de átomos fríos. En otras palabras, los fotones pueden parecer salir de un material antes de entrar en él.
«Ha costado
una cantidad de tiempo positiva, pero nuestro experimento que observa que los fotones pueden hacer que los átomos parezcan pasar una cantidad de tiempo *negativa* en el estado excitado ¡ya está en marcha!», escribió Aephraim Steinberg, físico de la Universidad de Toronto,
en un post en X (antes Twitter) sobre el
nuevo estudio, que se subió al servidor de preimpresiones arXiv.org el 5 de septiembre y aún no ha sido revisado por pares.
La idea de este trabajo surgió en 2017. En ese momento, Steinberg y un colega de laboratorio, el entonces estudiante de doctorado Josiah Sinclair, estaban interesados en la interacción de la luz y la materia, específicamente en un fenómeno llamado
excitación atómica: cuando los fotones pasan a través de un medio y son absorbidos, los electrones que giran alrededor de los átomos en ese medio saltan a niveles de energía más altos. Cuando estos electrones excitados vuelven a su estado original, liberan la energía absorbida en forma de fotones reemitidos, lo que introduce un retardo en el tiempo de tránsito observado de la luz a través del medio.
El equipo de Sinclair quería medir ese retardo (que a veces se denomina técnicamente «retardo de grupo») y averiguar si depende del destino de ese fotón: ¿era dispersado y absorbido dentro de la nube atómica, o bien era transmitido sin interacción alguna? «En aquel momento, no estábamos seguros de cuál era la respuesta, y nos pareció que una pregunta tan básica sobre algo tan fundamental debería ser fácil de responder», afirma Sinclair. «Pero con cuanta más gente hablábamos, más nos dábamos cuenta de que, aunque todo el mundo tenía su propia intuición o conjetura, no había un consenso de expertos sobre cuál sería la respuesta correcta». Dado que la naturaleza de estos retardos puede ser tan extraña y contraintuitiva, algunos investigadores habían descartado el fenómeno por carecer efectivamente de sentido para describir cualquier propiedad física asociada a la luz.
Comentario: Una versión simplificada pero informativa del problema del calentamiento coronal. De la NASA en 2018: