Kuantum deneyinde “negatif zaman” sonucu şaşırttı

Kuantum fiziğinde yapılan yeni bir deney, ışık parçacıklarının atom bulutundan geçerken “negatif zaman” geçirmiş gibi ölçülebildiğini ortaya koydu. Bilim insanları bu sonucun zaman yolculuğu anlamına gelmediğini, ancak kuantum dünyasında zamanın sanıldığından çok daha tuhaf işleyebileceğini gösterdiğini belirtiyor.

Bilim insanları, ışık parçacıkları olan fotonların atom bulutundan geçerken beklenenden çok daha tuhaf bir davranış sergileyebildiğini ortaya koydu. Deneyde fotonların, bazı koşullarda atomlarla “negatif süre” geçirmiş gibi ölçülebildiği görüldü. Ancak araştırmacılar bunun zaman yolculuğu anlamına gelmediğini, kuantum dünyasında zamanın ölçülme biçimine dair dikkat çekici bir sonuç olduğunu vurguluyor.

NEGATİF ZAMAN NE DEMEK?

“Negatif zaman” ifadesi ilk bakışta bilim kurgu gibi duyulsa da araştırmacıların anlattığı şey geçmişe yolculuk değil. Deneyde, foton adı verilen ışık parçacıklarının rubidyum atomlarından oluşan bir bulutun içinden nasıl geçtiği incelendi.

Normal şartlarda bir fotonun bu atom bulutuna girdiği, atomlarla kısa süreli etkileşime geçtiği ve ardından çıktığı düşünülür. Ancak kuantum düzeyinde işler her zaman günlük hayattaki sezgilerimize uygun ilerlemiyor. Bazı fotonlar, atom bulutundan sanki içeri girmeden önce çıkmış gibi ölçülebilecek kadar erken varış zamanı gösterdi.

Bu durum, fotonun gerçekten zamanda geriye gittiği anlamına gelmiyor. Daha çok, ışığın maddeyle etkileşimi sırasında ortaya çıkan “grup gecikmesi” adı verilen kuantum etkisinin, bazı özel koşullarda negatif değer alabileceğini gösteriyor.

DENEYDE NE ÖLÇÜLDÜ?

Araştırmada fotonlar, rubidyum atomlarından oluşan bir buluta gönderildi. Bu atomlar fotonlarla rezonansa girebildiği için fotonun enerjisi kısa süreliğine atomlara aktarılabiliyor. Başka bir deyişle foton, çok kısa bir an için atom bulutunda “oyalanmış” gibi davranabiliyor.

Sorun şu ki kuantum fiziğinde bir sistemi ölçmek, o sistemi kolayca bozabiliyor. Araştırmacılar bu nedenle çok hassas ama sistemi fazla rahatsız etmeyen zayıf bir ölçüm yöntemi kullandı. Ayrı bir lazer ışınıyla atomların uyarılmış halde ne kadar kaldığı takip edildi.

Milyonlarca tekrarın ortalaması alındığında, fotonların atom bulutundan geçerken ölçülen “bekleme süresinin” negatif değerle uyumlu olduğu görüldü. Bu da daha önce yalnızca matematiksel ya da istatistiksel bir etki gibi görülen negatif zaman kavramının, deneyde ölçülebilir bir karşılığı olabileceğini düşündürüyor.

ZAMAN YOLCULUĞU DEĞİL

Araştırmanın en önemli noktalarından biri, sonucun yanlış anlaşılmaya çok açık olması. Deney, fotonların gerçekten geçmişe gittiğini ya da bir zaman makinesinin mümkün olduğunu göstermiyor. Araştırmacıların vurguladığı şey, kuantum sistemlerinde “zaman” diye ölçtüğümüz bazı büyüklüklerin klasik sezgilerimizden çok farklı davranabilmesi.

Yani burada söz konusu olan, gündelik anlamda bir cismin önce çıkıp sonra girmesi değil. Kuantum ölçümlerinde ortaya çıkan zaman değerlerinin, fiziksel etkilerle bağlantılı olabileceği gösteriliyor.

Bu sonuç, kuantum fiziğinin hâlâ açıklanması zor ve sezgilere ters gelen bölgeleri olduğunu bir kez daha ortaya koyuyor. Fotonların atomlarla geçirdiği sürenin negatif ölçülebilmesi, zaman kavramının en temel düzeyde sanıldığından daha karmaşık olduğunu gösteren yeni bir örnek olarak görülüyor.