Chodzi o efekt tunelowy, za sprawą którego cząstka przechodzi przez barierę potencjału o wysokości większej niż energia cząstki. Autorzy publikacji zamieszczonej w Science Advances twierdzą, że obserwacje wskazujące na przekroczenie prędkości światła wynikały z błędnie prowadzonych pomiarów.
Czytaj też: Przesłali kubity zwykłym światłowodem na rekordową odległość. Internet kwantowy puka do bram
Sugestie, w myśl których tunelowanie cząstek wyprzedzało prędkość światła, pojawiły się już przed laty. Naukowcy mieli jednak wątpliwości, a jedno ze stawianych pytań dotyczyło tego, czy w eksperymentach prawidłowo zatrzymywano pomiar czasu. Szukając rozwiązania zagadki, przedstawiciele Technische Universität Darmstadt przeprowadzili własne badania i niedawno podzielili się ich wynikami.
Kluczowym aspektem ich eksperymentów było opracowanie nowej metody pomiaru czasu. W myśl założeń fizyki kwantowej na przykład atomy mogą zachowywać się jak fale bądź cząstki. Za sprawą zjawiska tunelowego podkreślana jest falowa natura cząstek, a wysokość fali określa prawdopodobieństwo, z jakim cząstka zmaterializowałaby się w tym miejscu, gdyby zmierzono jej położenie. Przy uderzeniu fal w barierę energetyczną, część przez nią przejdzie, ale istnieje szansa, iż cząstka pojawi się też po drugiej stronie.
Sugestie, że prędkość światła może zostać przekroczona pojawiły się po przeprowadzeniu eksperymentów wykorzystujących zjawisko tunelowe
W ramach wcześniejszych eksperymentów naukowcy uznali, że cząstka przechodząca przez barierę przebyła dłuższą trasę w tym samym czasie, co foton poruszający się prostą ścieżką. Pozwalało to sądzić, iż przemieszczała się szybciej niż wynosi prędkość światła, lecz sprawa była wyjątkowo skomplikowana, między innymi ze względu na fakt, iż nie dało się określić, jak wyglądała trasa od punktu A do punktu B.
Niemieccy naukowcy sugerują, iż do rozwikłania zagadki potrzebne jest użycie atomów w formie zegarów. Poziomy energii atomów oscylują z pewnymi częstotliwościami, dlatego skierowanie wiązki lasera na atom sprawi, że jego poziomy początkowo oscylują synchronicznie. W czasie tunelowania rytm może się zmienić, ponieważ drugi impuls laserowy warunkuje interakcję dwóch wewnętrznych fal atomu.
Czytaj też: Zaskakująca obserwacja pokazuje, jak przechowywać informacje kwantowe. Nikt się tego nie spodziewał
Skupiając się na interferencji naukowcy mogą zmierzyć odległość między dwiema falami poziomów energii, mierząc w ten sposób upływający czas. Punktem odniesienia jest atom numer dwa, który nie został poddany zjawisku tunelowemu. Wychodząc z takiego założenia, autorzy dowiedli, iż pierwsza cząstka poruszała się wolniej. Obalili więc sugestie, w myśl których zjawisko tunelowe miało prowadzić do przekroczenia prędkości światła.
