Скорость света стала для фотонов пределом

Скорость света в вакууме является конечной скоростью возможной в нашей Вселенной, однако эксперименты последних лет давали повод предположить, что отдельные фотоны могут превысить скорость света. Дело в том, что скорость света может изменяться в широких пределах в зависимости от того, сквозь какие материалы проходит световой луч. Мы можем наблюдать это явление, опуская соломинку в стакан с водой или наблюдая за поведением света в холодных атомных газах. Некоторые эксперименты демонстрировали «сверхсветовое» поведение: фотоны в определенной среде двигались со скоростью большей, чем скорость света в данной среде. Поэтому ученые предположили, что если фотоны действительно могут превышать скорость света в вакууме, значит они способны нарушить принцип причинности, изложенный в эйнштейновской теории относительности и гласящий, что следствие не может предшествовать причине. Опровержение принципа причинности позволяет создать машину времени. Однако до сих пор не удавалось доподлинно установить - действительно ли фотоны способны передвигаться со скоростью большей, чем 300 тысяч километров в секунду.

Последний эксперимент ученых из Гонконгского научно-технологического университета показывает, что отдельные фотоны не способны двигаться со сверхсветовой скоростью.

Эксперимент строился на измерении свойств так называемого оптического предшественника - сигнала, распространяющегося перед волновым пакетом фотона. Как ветер, который движется впереди поезда, оптические предшественники бегут впереди фотонов. Но до сих пор оптические предшественники одиночных фотонов не были изучены. Команда ученых из Гонконга смогла передать пары фотонов через атомный газ при температуре всего в 100 миллионных долей градуса выше абсолютного нуля - конечный предел низких температур Вселенной. В результате выяснилось, что оптический предшественник и фотон, вызвавший его, ограничены скоростью света в вакууме.

Эксперимент убедительно демонстрирует тот факт, что отдельные фотоны не могут двигаться быстрее скорости света и создать «фотонную» машину времени невозможно. Однако само создание такой машины не исключено, но на иных принципах, например с помощью «червоточины».

Открытие гонконгских ученых имеет более прикладное значение и позволяет ученым получить более полную картину процессов передачи квантовой информации.