მეცნიერებმა სპეციალურ ლაბორატორიაში კვანტური ექსპერიმენტი ჩაატარეს, რომლის ფარგლებშიც ე.წ. ნეგატიური დრო გაზომეს. კერძოდ, მათ ატომებთან კვანტური ნაწილაკების ურთიერთქმედების "უარყოფითი ხანგრძლივობა" დააფიქსირეს, რაც ამ პროცესში მონაწილე ორივე მხარეზე დაკვირვებისას დადასტურდა.

ექსპერიმენტში სინათლის კვანტური ნაწილაკები, ფოტონები, გამოიყენეს. მკვლევრები ცდილობდნენ გაერკვიათ, როგორ გადის ფოტონები პირდაპირ რუბიდიუმის ატომთა "ღრუბელში" (მჭიდროდ განლაგებული ატომების ერთობლიობა). ეს უკანასკნელი მათთან ერთგვარ რეზონანსშია, ანუ ფოტონების ენერგია შეიძლება ატომებს დროებით გადაეცეს და ისინი მაღალენერგიულ მდგომარეობაში გადაიყვანოს.

ეს სინათლის ნაწილაკებს ასეთ ღრუბელში მცირე ხნით დაყოვნების შესაძლებლობას აძლევს, სანამ ისევ გარეთ აღმოჩნდება. მსგავსი რეზონანსის მისაღწევად ფოტონის ენერგია ზუსტად ისეთი უნდა იყოს, როგორიც რუბიდიუმის ატომის მაღალენერგიულ მდგომარეობაში გადასასვლელადაა საჭირო.

ჰაიზენბერგის ცნობილი განუსაზღვრელობის პრინციპის თანახმად, თუ ფოტონის ენერგია ზუსტადაა განსაზღვრული, ზუსტად ვერ გვეცოდინება, კონკრეტულად რა მომენტში გაივლის ის ატომთა ღრუბელში. მხოლოდ დროის საშუალო ხანგრძლივობის პროგნოზირებაა შესაძლებელი.

ასეთ ფოტონს ატომების ღრუბლისკენ თუ გავუშვებთ, ყველაზე სავარაუდო შედეგი ის იქნება, რომ მისი ენერგია მათ გადაეცემა. ამის შემდეგ ის იქიდან ისევ ფოტონის სახით გამოაღწევს, მაგრამ შემთხვევითი მიმართულებით იმოძრავებს. ამ დროს სინათლის ეს ნაწილაკები გაიფანტება და იქამდე ვერ მივა, სადაც მათ გამოჩენას ველით.

ფოტონის მიერ ასეთი ღრუბლის პირდაპირ გადაკვეთისას უცნაური რამ ხდება. იქ მისი შეღწევის საშუალო დროის ცოდნით მეორე მხარეს გასვლის მომენტის პროგნოზირებაა შესაძლებელი — იმის გათვალისწინებით, რომ იგი სინათლის სიჩქარით იმოძრავებს (რაც, ჩვეულებრივ, ასეა). ამის მიუხედავად, აღმოჩნდა, რომ ფოტონი ღრუბლის მიღმა მოსალოდნელზე გაცილებით ადრე ჩნდება, თითქოს იქ უარყოფითი დრო გაატარა — ანუ, საშუალოდ, გარეთ მანამდე გამოვიდა, სანამ შიგნით შევიდოდა.

ეს ეფექტი უკვე ათწლეულებია, ცნობილია და 1993 წლის ექსპერიმენტშიც დაფიქსირდა. ფიზიკოსთა უმეტესობა ნეგატიურ დროს რეალურ ფიზიკურ მოვლენად მაინც არ მიიჩნევდა. ფენომენს იმით ხსნიდნენ, რომ ატომთა ღრუბელში პირდაპირ გავლას მხოლოდ სინათლის ნაკადის წინა მხარეს არსებული ფოტონები ახერხებს, დანარჩენი კი იფანტება. ამ მსჯელობის თანახმად, შედეგად მოულოდნელად ადრე სწორედ ეს პირველი ნაწილაკები ჩნდება.

1993 წლის კვლევის ერთ-ერთი ავტორი, ეფრეიმ სტაინბერგი, ამ ახსნას არ დაეთანხმა. მას სურდა, ღრუბელში ფოტონთა დაყოვნების შესახებ ინფორმაცია რუბიდიუმის ატომებზე დაკვირვებით მიეღო: მაინც რამდენ ხანს იყო ისინი მაღალენერგიულ მდგომარეობაში?

პირველი ექსპერიმენტის შედეგები ერთმნიშვნელოვანი არ აღმოჩნდა, ამიტომ მან დახმარებისთვის კვანტურ თეორეტიკოსს მიმართა. აღსანიშნავია, რომ ასეთ კვანტურ პროცესებზე მუდმივი დაკვირვება თავად ამ ურთიერთქმედებებზე ზემოქმედებს, რასაც ზენონის ეფექტი ეწოდება. პრობლემის გადასაჭრელად მათ საკმაოდ არაზუსტი, თუმცა საგულდაგულოდ დაკალიბრებული გაზომვის მეთოდი გამოიყენეს, რომელიც სისტემაზე უმნიშვნელოდ ზემოქმედებს.

მათ ატომების ღრუბლისკენ სუსტი ლაზერული სხივი მიმართეს და მისი სინათლის ფაზური ცვლილებები გაზომეს. ეს იმის გასაგებად, იყო თუ არა ატომები მაღალენერგიულ მდგომარეობაში. გაზომვათა სერიებმა მათ იმის გაგების საშუალება მისცა, საშუალოდ რა დრო დაყო ფოტონებმა ატომთა ღრუბელში.

ის უარყოფით დროს ზუსტად დაემთხვა. ამ კვლევამდე არავის უფიქრია, რომ სრულიად განსხვავებული მეთოდებით მიღებული ეს ორი სხვადასხვა მაჩვენებელი ერთნაირი იქნებოდა. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ისიც, რომ ამგვარი "სუსტი გაზომვით" მიღებული შედეგი იმით ვერ აიხსნება, რომ ატომების ღრუბელში პირდაპირ მხოლოდ სინათლის იმპულსის წინა ნაწილი აღწევს. ეს მხოლოდ დაფიქსირების დროზე დაფუძნებულ ინტერპრეტაციას შეესაბამება და არა ფოტონთა დაყოვნების ნეგატიურ დროს.

უნდა ითქვას, რომ ამ კვლევის შედეგი ფიზიკის კანონებთან თავსებადია. ის აჩვენებს, რომ დაყოვნების უარყოფითი დრო ექსპერიმენტული არტეფაქტი სულაც არაა, არამედ ამას თავად ატომებზეც აქვს გავლენა.

ნაშრომი გამოცემაში Physical Review Letters გამოქვეყნდა.