¿El tiempo puede retroceder? Nuevo hallazgo desafía las leyes de la física

A través de un experimento de óptica cuántica, un equipo de investigadores observó un fenómeno que desafía las leyes de la física: fotones que parecen experimentar un "tiempo negativo" después de interactuar con una nube de átomos de rubidio excitados. 

Esta observación se atribuye a una dinámica temporal anómala, en la cual la velocidad de grupo de los fotones se vuelve superluminal durante la interacción con los átomos excitados. 

Si bien este descubrimiento no contradice la relatividad especial en un marco de referencia global, revela una estructura temporal local que cuestiona nuestra intuición clásica y subraya la necesidad de una descripción más profunda de los procesos cuánticos en medios materiales. 

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Un hito sin precedentes en la física cuántica

Científicos de la Universidad de Toronto hallaron un fenómeno que añade un nuevo capítulo a las peculiaridades de la física cuántica: el tiempo negativo. Este concepto, alejado de las nociones convencionales de viaje en el tiempo que todos soñamos, fue explorado en un artículo publicado en 2022 en PRX Quantum. 

El experimento involucró el lanzamiento de fotones hacia una nube de átomos de rubidio ultrafríos, que mostraron un curioso comportamiento conocido como "retraso de grupo". 

Los hallazgos fueron sorprendentes. En primer lugar, se observó que, aunque algunos fotones atravesaron la nube sin ser absorbidos, los átomos continuaron en un estado de excitación. 

Más sorprendente aún, los fotones parecieron surgir de la nube antes de que los átomos volvieran a su estado fundamental, lo que dio la impresión de que los fotones salían antes de entrar.

Los autores del estudio señalaron que este experimento representa un avance en la comprensión del tiempo cuántico. "Esta es la primera medición del tiempo que los átomos permanecen excitados por fotones que finalmente no absorben", explicaron. 

Además, enfatizaron la necesidad de un análisis teórico más profundo para explorar diversas variables, como la profundidad óptica y el ancho de banda, para comprender mejor el fenómeno. 

Avances en la comprensión del tiempo negativo 

Dos años después de sus hallazgos iniciales, los científicos de la Universidad de Toronto, junto con un físico teórico de la Universidad de Griffith en Australia, publicaron un nuevo artículo donde abordan la complejidad de los resultados sobre el tiempo negativo. 

De este modo, concluyeron que los fotones se comportan como entidades cuánticas "indeterminadas", lo que implica que su proceso de absorción y emisión en la nube de rubidio se expresa en términos de probabilidades diversas. 

Esto sugiere que los fotones pueden escapar de la nube antes de que los átomos regresen a su estado fundamental, lo que introduce la idea de un tiempo "negativo".

Josiah Sinclair, coautor del estudio, explicó que, aunque el concepto de un retraso de tiempo negativo puede parecer contradictorio, implica que, si se construyera un "reloj cuántico" para medir el tiempo que los átomos permanecen excitados, la manecilla podría moverse hacia atrás bajo ciertas condiciones.

Es importante destacar que, dado que estos fotones no transportan información, los hallazgos no contradicen las restricciones sobre la velocidad de la luz establecidas por la Teoría Especial de la Relatividad de Albert Einstein. 

Si bien estos resultados no requieren una revisión radical de nuestra comprensión del "tiempo", sí enfatizan la naturaleza verdaderamente "extraña" del mundo cuántico.