Физики из Университета Мэриленда впервые зафиксировали в лаборатории явление, которое раньше считалось чисто математическим трюком — мнимое время.
В квантовой физике мнимое время — давно используемый инструмент. Им называют отрезок, который можно умножить на корень из — 1 — мнимое число i. Хотя такие числа не встречаются в природе, они полезны в расчётах, особенно в космологии и теории поля.
До сих пор мнимое время оставалось абстракцией — удобной, но нефизической. Однако команда из Университета Мэриленда (UMD) показала: его можно не только вычислить, но и зарегистрировать в лаборатории как физический эффект.
В 2016 году теоретики предсказали, что излучение может испытывать мнимую задержку во времени, проходя через материал. Почти десять лет спустя физики Изабелла Джованелли и Стивен Анлаж из UMD нашли способ это проверить.
Они отправили микроволновый импульс по кольцевой системе из коаксиальных кабелей. Анализируя сигнал на выходе с помощью осциллографа, учёные обнаружили крошечное отклонение — именно такого рода, какое предсказывала теория мнимого времени.
«Это как скрытая степень свободы, на которую никто не обращал внимания», — объяснил Анлаж.
Оригинальная цитата: “It’s sort of like a hidden degree of freedom that people ignored,” Anlage, a co-author of the study, told New Scientist.
Мнимое время проявляется в изменении частоты микроволнового сигнала. Величина этого сдвига — минимальна, её можно заметить только на самых чувствительных приборах. Джованелли призналась, что им повезло — в распоряжении команды были лучшие осциллографы в мире.
«Мы смогли зафиксировать этот эффект только благодаря очень высокой чувствительности оборудования», — сказала она.
Оригинальная цитата: Giovannelli tells New Scientist that they only had a chance at discovering this behavior because they happened to be using the very best oscilloscopes in the world.
Сама по себе крошечная аномалия в электромагнитном импульсе может показаться незначительной. Но в области нанотехнологий такие эффекты имеют огромное значение. До сих пор изучались только обычные, не-мнимые параметры прохождения света через материалы. Новое измерение позволяет завершить картину и точнее описывать взаимодействие света с веществом.
Кроме того, эти данные могут лечь в основу новых сенсоров и устройств хранения, где каждый фотон должен вести себя предсказуемо. Теперь учёные могут учитывать даже «воображаемую» часть его пути.
«Это как если бы мы изобрели новый молоток — и теперь можем искать, где он нужен», — отметил Анлаж.
Оригинальная цитата: “It’s like a hammer that we’ve invented, and now we can find nails,” says Anlage.
Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters.
