دانشمندان برای اولین‌ بار پدیده مرموز «زمان موهومی» را اندازه‌گیری کردند

در دستاورد علمی بزرگی، فیزیک‌دانان اولین‌ بار موفق شدند مفهوم ریاضی انتزاعی و مرموزی به نام «زمان موهومی» (Imaginary Time) را در دنیای واقعی مشاهده و اندازه‌گیری کنند. این پژوهش که نشان می‌دهد چگونه مفهومی صرفاً نظری می‌تواند پدیده فیزیکی واقعی را توصیف کند، می‌تواند درک ما از نحوه تعامل نور با ماده را تغییر دهد.

براساس گزارش ScienceAlert، وقتی نور از ماده‌ای شفاف، مانند شیشه، عبور می‌کند، سرعت آن کمی کاهش می‌یابد. این «تأخیر زمانی» اطلاعات زیادی درباره ساختار ماده به ما می‌دهد. فیزیک‌دانان برای توصیف ریاضی این تأخیر، از معادلاتی استفاده می‌کنند که شامل اعداد «حقیقی» و «موهومی» هستند. بخش حقیقی این معادلات تأخیر زمانی قابل‌درک را توصیف می‌کند اما بخش موهومی آن همیشه پدیده‌ ریاضی انتزاعی و بدون معادل عینی مشخص تلقی می‌شد.

اکنون محققان دانشگاه مریلند آمریکا در آزمایشی پرده از راز این بخش موهومی برداشتند.

تأخیر زمان موهومی نور هنگام عبور از ماده

محققان برای درک زمان موهومی در دنیای واقعی دستگاهی ساده اما هوشمندانه ساختند: آنها در این دستگاه از 2 کابل کواکسیال استفاده کردند که کابل‌های بسیار معمولی‌اند، شبیه همان کابل‌هایی که برای آنتن تلویزیون یا اینترنت استفاده می‌شود. محققان این 2 کابل را به‌صورت حلقه به هم وصل کردند. این کار سیستمی کنترل‌شده ایجاد می‌کند؛ یعنی وقتی پالس موج به درون این حلقه فرستاده می‌شود، مجبور است در مسیری بسته حرکت کند. این امر به دانشمندان اجازه می‌دهد با دقت بسیار بالا تغییر موج پس از عبور از این مسیر را اندازه‌ بگیرند.

دانشمندان پالس‌های مایکروویو را داخل این حلقه کابلی فرستادند و با استفاده از دستگاه‌های فوق‌العاده دقیق، به نام اسیلوسکوپ، پالسی را که از حلقه خارج می‌شد، ثبت کردند. آنها دنبال کوچک‌ترین تغییرات در پالس خروجی در مقایسه با پالس ورودی بودند. این دستگاه در واقع مدلی بسیار ساده‌شده از عبور نور از هر ماده‌ای (مانند عبور نور از شیشه یا آب) است که به محققان اجازه می‌دهد تمام جزئیات را با دقت میلیاردم ثانیه مشاهده کنند.

آزمایش محققان نشان داد بخش موهومی پدیده‌ای کاملاً واقعی و فیزیکی را توصیف می‌کند؛ به‌بیان‌دقیق‌تر، بخش موهومی تأخیر زمانی تغییری بسیار جزئی در فرکانس (همان رنگ) پالس نور هنگام عبور از ماده است.

به بیان ساده‌تر، محققان کشف کردند در معادلات ریاضی تأخیر زمانی حقیقی می‌گوید پالس نور چقدر «دیرتر» از ماده خارج می‌شود؛ در مقابل تأخیر زمانی موهومی می‌گوید فرکانس (رنگ) پالس نور پس از عبور از ماده، چقدر «تغییر» می‌کند. این پژوهش نشان داد این بخش دوم برخلاف اسم آن وهم و خیال نیست و در دنیای واقعی وجود دارد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده است.