Tempo negativo? Sì, esiste, ma solo a livello quantistico

Come sempre il mondo quantistico sfida le leggi della fisica e della realtà, come nel caso del concetto di tempo negativo. 

La fisica quantistica, fin dai suoi albori, ha sempre sfidato la nostra comprensione della realtà. Concetti che sembrano contraddire il senso comune sono diventati pane quotidiano per gli studiosi di questo campo. Prendiamo, ad esempio, il dualismo onda-particella: un singolo oggetto quantistico può comportarsi sia come una particella che come un’onda, a seconda delle circostanze. Oppure, il fenomeno dell’entanglement, dove particelle a grande distanza sembrano influenzarsi istantaneamente, sfidando i limiti imposti dalla velocità della luce.

Altri fenomeni ancora più enigmatici, come l’oggetto quantistico che si “disconnette” dalle sue proprietà, ricordano qualcosa di surreale, quasi fiabesco, come il famoso Gatto del Cheshire di Alice nel Paese delle Meraviglie, che si dissolve lasciando solo il suo sorriso. In questo regno, le leggi della fisica classica vacillano, e i fisici quantistici devono affidarsi a modelli probabilistici per spiegare eventi apparentemente impossibili.

Tra questi eventi curiosi emerge il concetto di tempo negativo. Un’idea che potrebbe sembrare un paradosso, se non addirittura impossibile. Dopo tutto, il tempo scorre in una sola direzione, vero? Eppure, in un contesto quantistico, le nostre intuizioni possono essere capovolte. Quello che per noi appare lineare e determinato, può prendere una piega completamente inaspettata quando osserviamo le particelle più piccole che compongono l’universo.

Questo ci porta al mondo dei fotoni, le particelle di luce, che si comportano in modi ancora più strani di quanto possiamo immaginare. Esperimenti recenti suggeriscono che i fotoni possano attraversare la materia in meno tempo di quanto impiegherebbero normalmente. In termini più espliciti, sembra che i fotoni possano addirittura uscire da un materiale prima di entrarvi. Ma come è possibile?

L’esperimento dei fotoni nel tempo negativo

Un team di ricercatori guidati da Daniela Angulo dell’Università di Toronto ha condotto esperimenti straordinari in cui hanno osservato fotoni attraversare una nube di atomi raffreddati. Il risultato è stato stupefacente: in alcuni casi, i fotoni sembravano impiegare un tempo negativo per attraversare la materia, sfidando così il concetto tradizionale di tempo.

L’idea è nata diversi anni fa, quando il fisico Aephraim Steinberg e il dottorando Josiah Sinclair si sono posti una domanda apparentemente semplice: quanto tempo impiega la luce per attraversare un materiale e come influisce la eccitazione degli atomi in quel processo? Tuttavia, ciò che sembrava una questione lineare si è rivelata ben più complessa.

Come i fotoni sfidano il concetto di tempo

Durante l’esperimento, i fotoni venivano assorbiti e riemessi dagli atomi di rubidio all’interno di una nube ultrafredda. In alcuni casi, il tempo di eccitazione degli atomi sembrava essere negativo. Questo significa che i fotoni erano, in pratica, riemessi prima che l’atomo finisse di “ritornare” al suo stato normale.

La loro transizione temporale appariva invertita rispetto a quanto ci si aspetterebbe normalmente nel mondo classico. La scoperta ha sconvolto i ricercatori, perché contraddiceva le previsioni, ma dimostrava ancora una volta che il mondo quantistico non smette mai di sorprenderci.