Les physiciens ont montré que les photons peuvent sembler sortir d’un matériau avant d’y entrer, révélant ainsi une preuve observationnelle du temps négatif.
es physiciens quantiques connaissent bien ces phénomènes étranges et apparemment absurdes : les atomes et les molécules agissent tantôt comme des particules, tantôt comme des ondes ; les particules peuvent être reliées entre elles par une « action étrange à distance », même sur de grandes distances ; et les objets quantiques peuvent se détacher de leurs propriétés comme le chat du Cheshire d’ Alice au pays des merveilles se détache de son sourire.
Des chercheurs dirigés par Daniela Angulo de l’Université de Toronto ont révélé un autre phénomène quantique atypique : les photons, des particules lumineuses ondulatoires , peuvent passer un temps négatif à traverser un nuage d’atomes refroidis. Autrement dit, les photons peuvent sembler sortir d’un matériau avant d’y entrer.
« Cela a pris un temps positif , mais notre expérience observant que les photons peuvent faire en sorte que les atomes semblent passer un temps *négatif* dans l’état excité est terminée ! » a écrit Aephraim Steinberg, physicien à l’Université de Toronto, dans un message sur X (anciennement Twitter) à propos de la nouvelle étude, qui a été téléchargée sur le serveur de préimpression arXiv.org le 5 septembre et n’a pas encore été évaluée par des pairs.
L’idée de ce travail est née en 2017.
À l’époque, Steinberg et un collègue de laboratoire, Josiah Sinclair, alors doctorant, s’intéressaient à l’interaction entre la lumière et la matière, et plus particulièrement à un phénomène appelé excitation atomique : lorsque des photons traversent un milieu et sont absorbés, les électrons tourbillonnant autour des atomes de ce milieu passent à des niveaux d’énergie plus élevés.
Lorsque ces électrons excités reviennent à leur état initial, ils libèrent l’énergie absorbée sous forme de photons réémis, ce qui introduit un décalage temporel dans le temps de transit observé de la lumière à travers le milieu.
L’équipe de Sinclair souhaitait mesurer ce délai (parfois techniquement appelé « délai de groupe ») et déterminer s’il dépendait du devenir du photon : était-il diffusé et absorbé dans le nuage atomique, ou transmis sans aucune interaction ?
« À l’époque, nous n’étions pas certains de la réponse, et nous pensions qu’une question aussi élémentaire sur un sujet aussi fondamental devrait être facile à répondre », explique Sinclair. « Mais plus nous discutions, plus nous nous rendions compte que, si chacun avait sa propre intuition ou supposition, il n’existait pas de consensus d’experts sur la bonne réponse. »
La nature de ces délais pouvant être si étrange et contre-intuitive, certains chercheurs avaient considéré ce phénomène comme dénué de sens pour décrire une quelconque propriété physique associée à la lumière.
Après trois ans de préparation, son équipe a développé un appareil pour tester cette question en laboratoire. Leurs expériences consistaient à projeter des photons à travers un nuage d’atomes de rubidium ultra-froids et à mesurer le degré d’excitation atomique résultant.
Deux surprises sont ressorties de l’expérience : parfois, les photons traversaient indemnes, mais les atomes de rubidium restaient excités, et ce aussi longtemps que s’ils les avaient absorbés. Plus étrange encore, une fois les photons absorbés, ils semblaient réémis presque instantanément, bien avant que les atomes de rubidium ne reviennent à leur état fondamental, comme si les photons quittaient les atomes plus rapidement que prévu.
L’équipe a ensuite collaboré avec Howard Wiseman, physicien théoricien et quantique de l’Université Griffith en Australie, pour élaborer une explication. Le cadre théorique ainsi dégagé a montré que le temps passé par ces photons transmis sous forme d’excitation atomique correspondait parfaitement au délai de groupe attendu acquis par la lumière, même dans les cas où il semblait que les photons étaient réémis avant que l’excitation atomique ne s’estompe.
Pour comprendre cette découverte absurde, on peut considérer les photons comme des objets quantiques flous, dans lesquels l’absorption et la réémission d’un photon donné par une excitation atomique ne sont pas garanties sur une durée déterminée ; elles se produisent plutôt sur une plage de valeurs temporelles probabilistes et étalées.
Comme le démontrent les expériences de l’équipe, ces valeurs peuvent englober des cas où le temps de transit d’un photon est instantané – ou, bizarrement, lorsqu’il se termine avant la fin de l’excitation atomique, ce qui donne une valeur négative.
« Je peux vous assurer que nous avons été complètement surpris par cette prédiction », déclare Sinclair, faisant référence à la correspondance entre le délai de groupe et le temps passé par les photons transmis sous forme d’excitations atomiques.
Et dès que nous avons été certains de ne pas avoir commis d’erreur, Steinberg et le reste de l’équipe – j’étais alors parti en postdoctorat au Massachusetts Institute of Technology – ont commencé à planifier une expérience complémentaire pour tester cette prédiction insensée de temps de séjour négatif et voir si la théorie se confirmerait. »
Cette expérience complémentaire, celle menée par Angulo et vantée par Steinberg sur X, peut être comprise en considérant les deux modes de transmission d’un photon. Dans l’un, le photon porte des œillères et ignore complètement l’atome, le quittant sans même un signe de tête. Dans l’autre, il interagit avec l’atome, le propulsant à un niveau d’énergie supérieur, avant d’être réémis.
« Lorsqu’on observe un photon transmis, on ne peut pas savoir lequel des deux s’est produit », explique Steinberg, ajoutant que les photons étant des particules quantiques dans le domaine quantique, les deux résultats peuvent se superposer – les deux événements peuvent se produire simultanément.
« L’appareil de mesure se retrouve alors dans une superposition de zéro et d’une petite valeur positive. » Mais, parallèlement, remarque Steinberg, cela signifie aussi que parfois « l’appareil de mesure se retrouve dans un état qui ne ressemble pas à « zéro » plus « un élément positif », mais à « zéro » moins « un élément positif », ce qui donne ce qui semble être un signe erroné, une valeur négative, pour ce temps d’excitation. »
Les résultats des mesures réalisées par Angulo et ses collègues suggèrent que les photons se déplaçaient plus rapidement dans le milieu lorsqu’ils excitaient les atomes que lorsque ceux-ci restaient dans leur état fondamental. (Les photons ne communiquent aucune information ; le résultat ne contredit donc pas la limite de vitesse « rien ne peut voyager plus vite que la lumière » fixée par la théorie de la relativité restreinte d’Einstein .)
« Un délai négatif peut paraître paradoxal, mais cela signifie que si l’on construisait une horloge “quantique” pour mesurer le temps passé par les atomes dans l’état excité, l’aiguille de l’horloge reculerait, dans certaines circonstances, plutôt qu’avancerait », explique Sinclair. Autrement dit, le temps d’absorption des photons par les atomes est négatif.
Même si le phénomène est étonnant, il n’a aucun impact sur notre compréhension du temps lui-même, mais il illustre une fois de plus que le monde quantique nous réserve encore des surprises.
« Angulo et le reste de l’équipe ont accompli quelque chose de vraiment impressionnant et produit une magnifique série de mesures. Leurs résultats soulèvent des questions intéressantes sur l’histoire des photons voyageant dans les milieux absorbants et nécessitent une réinterprétation de la signification physique du retard de groupe en optique », déclare Sinclair.
Toutefois nous devrions aller plus loin.
En effet, Joseph P. Farrell pose une question fondamentale sur son blog :
Dans le domaine de la parapsychologie, certains chercheurs ont observé qu’il semble exister une sorte de flux temporel « négatif », une sorte de « rétrocausation » qui s’écoule du futur vers le passé, la cause se situant dans le futur et l’effet dans le passé, une sorte de « en vérité, en vérité, je vous le dis, avant qu’Abraham fût, je suis ».
Certains sont allés jusqu’à suggérer que ces phénomènes de « rétrocausation » ou de « flux temporels à rebours » sont en quelque sorte fondamentaux pour toute conscience, qu’il existe un « quelque chose » extérieur à ces flux temporels, capable de les détecter.
Mais l’expérience, ainsi que ces expériences parapsychologiques, suggèrent une implication colossale, et cette implication peut être obtenue en répétant une question que j’ai posée dans d’autres contextes : cet effet d’observateur peut-il être transposé à des échelles plus macrocosmiques ? Comment y parvenir ?
Pourrait-il exister des « méta-événements » dont la nature causale se situerait d’une certaine manière hors du temps, mais dont les effets se propageraient dans le temps, à la fois de manière causale (valeur « n ») et rétrocausative (valeur « -n ») ?
Si tel est le cas, nous aurons alors bouclé la boucle jusqu’à l’astrophysicien russe Nikolaï Kozyrev, qui nous a rappelé que le temps n’était pas un scalaire. Cette expérience semble également suggérer qu’il ne s’agit ni d’un scalaire, ni d’un vecteur en soi, mais peut-être d’un champ (ou mieux, d’une structure en réseau, d’un quasi-cristal).
Source:https://elishean777.com/le-temps-negatif-existe-et-cest-prouve/
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Texte partagé par Les Chroniques d'Arcturius - Au service de la Nouvelle Terre
