Fisika semakin aneh. Dan mungkin itu bagus.
Fisikawan telah mengukur sebuah fenomena yang terdengar seperti omong kosong di atas kertas: foton tampak berinteraksi dengan atom dalam jangka waktu negatif.
Sebelum Anda meraih mesin waktu, dengarkan saya.
Memikirkan tentang Homer akan membantu. Secara khusus, Odiseus. Dia membutuhkan waktu sepuluh tahun untuk pergi dari Troy kembali ke Ithaca. Namun selama lima tahun dia bertahan di pulau Calypso. Jika istrinya Penelope bertanya mengapa dia terlambat, dia mungkin akan tersenyum dan berkata, “Saya sebenarnya pergi lima tahun lalu.” Kurang dari tidak sama sekali. Defisit.
Pada dasarnya itulah yang terjadi pada foton kita.
Tim kami, termasuk Aephraim Steinberg di Universitas Toronto menerbitkan temuan kami di Physical Review Letters. Kami mengirimkan partikel cahaya melalui awan atom rubidium. Mereka tidak lewat begitu saja. Mereka berinteraksi. Dan mereka melakukannya dengan cara yang menunjukkan bahwa mereka menghabiskan waktu negatif dengan atom.
Bagaimana Cahaya Tertunda (Atau Benarkah?)
Foton adalah paket cahaya. Ketika mereka mencapai target yang tepat, mereka mentransfer energi ke atom. Atom menjadi bersemangat. Foton secara efektif “berdiam” di sana. Kemudian dirilis.
Ini memerlukan resonansi. Foton harus memiliki energi yang dibutuhkan untuk mendorong atom rubidium ke tingkat yang lebih tinggi.
Tapi inilah hasil tangkapannya. Prinsip ketidakpastian Heisenberg.
Jika energi foton didefinisikan dengan sempurna, waktunya pasti tidak jelas. Pulsa ringan menjadi panjang. Kabur.
Jadi kapan masuk ke cloud? Anda tidak tahu persisnya. Anda hanya tahu rata-ratanya.
Jika foton melewatinya secara lurus, maka itu adalah pengembaraan yang penuh rintangan. Biasanya foton tersebar. Mereka terpental. Mereka sepenuhnya meleset dari target mereka. Namun terkadang ada yang berhasil.
Ketika itu terjadi sesuatu yang aneh terjadi.
Hitung waktu tiba berdasarkan waktu masuk dengan asumsi ia bergerak dengan kecepatan cahaya. Perhitungannya mengatakan itu akan tiba nanti. Karena itu tinggal.
Tidak.
Itu tiba lebih awal.
Faktanya, ia datang sangat awal sehingga perhitungannya menyarankan ia keluar sebelum masuk. Waktu negatif.
Kita melihatnya pada tahun 1993. Namun sebagian besar fisikawan mengabaikannya. Mereka menyebutnya artefak. Hanya tipuan agar tepi depan pulsa cahaya berhasil menembus sementara sisanya tersebar. Penjelasan yang nyaman. Pemecatan mudah.
Menanyakan Atom Apa yang Mereka Ketahui
Aephraim tidak puas dengan cerita itu. Dia menginginkan bukti. Bukan hanya dari datangnya foton tetapi dari atom itu sendiri.
Kita perlu menanyakan atom rubidium: Berapa lama tamu tersebut menginap?
Di sinilah segalanya menjadi rumit.
Dalam mekanika kuantum, tindakan observasi mengubah realitas. Jika kita melihat terlalu keras, kita akan membekukan sistem. Ini disebut efek kuantum Zeno. Menonton kucing menghentikan superposisi Schrödinger. Atau dalam bingkai mitologis kita, menyaksikan Calypso mencegahnya memegang Odysseus.
Kami perlu melihat. Tapi kami harus bersikap lembut.
Masukkan pengukuran lemah.
Kami menembakkan laser lemah sekunder melalui awan atom. Tidak terkait dengan eksperimen foton tunggal. Laser probe ini mendeteksi pergeseran kecil dalam fase cahaya. Tanda-tanda atom sedang tereksitasi. Tanda-tanda bahwa energi foton sedang berkeliaran.
Sekali lari tidak memberi tahu Anda apa pun. Sinyalnya terlalu lemah. Terlalu berisik.
Jadi kami melakukannya jutaan kali. Kami menghitung rata-rata datanya. Kebisingan itu hilang. Kebenarannya tetap ada.
Atom-atom setuju dengan kedatangan awal.
Waktu tinggal yang diukur di dalam awan sesuai dengan waktu negatif yang dihitung sejak kedatangan.
Dua metode berbeda. Dua sinyal fisik yang benar-benar terpisah. Angka mustahil yang sama.
Bukan Artefak. Bukan Kesalahan.
Hal ini mematikan argumen “front edge” yang lama.
Waktu kedatangan bisa jadi merupakan kekhasan statistik. Bias seleksi dimana hanya kelompok terdepan yang bertahan. Anda tidak dapat membantahnya jika Anda mengukur jam internal atom secara langsung.
Atom-atomnya tidak bias. Mereka hanya mencatat apa yang terjadi. Dan mereka mencatat waktu negatif.
Jadi apakah ini berarti kita bisa mundur? Membangun mesin? Kunjungi kakek kita?
Sayangnya tidak.
Fisika di sini standar. Aneh, ya. Sayangnya, standar. Tidak ada celah dalam relativitas di sini. Tidak ada pelanggaran kausalitas.
Tapi waktu negatif itu nyata.
Itu meninggalkan jejak yang terukur. Ini mempengaruhi awan atom secara nyata.
Yang meninggalkan saya dengan pertanyaan yang masih ada. Jika waktu dapat bernilai negatif bagi sebuah partikel, di manakah waktu dapat bernilai negatif bagi kita?
Kami pikir kami memahami garis waktu alam semesta. Penelitian kuantum menunjukkan bahwa peta tersebut masih memiliki titik kosong. Tanah yang belum dijelajahi. Pulau-pulau yang belum kami kunjungi.
Atau mungkin kita hanya perlu melihat lebih dekat. Dengan sinar yang lebih lemah.
“Waktu negatif bukanlah artefak.”
Pengembaraan berlanjut.
Daniela Angulo, Kyle Thompson, Vida- Mich ell e Nixon, Andy Jiao, Howa rd M. Wisme an dan Aep hraham M. Stein be rg, Phys ica l Rev i e w Letters, 202 6
