Físicos acabam de confirmar uma das previsões mais bizarras da mecânica quântica: sob certas condições, fótons parecem atravessar uma nuvem de átomos em um tempo negativo — como se saíssem antes mesmo de entrar. A descoberta, publicada na Physical Review Letters, não abre caminho para máquinas do tempo, mas adiciona mais um capítulo à longa lista de fenômenos contraintuitivos do universo subatômico.

“Tudo pode ser compreendido com a física padrão, mas é mais uma propriedade estranha da física quântica que as pessoas não suspeitavam”, disse ao Live Science o coautor Howard Wiseman, da Universidade Griffith, na Austrália.

Quando um feixe de luz cruza uma nuvem atômica, alguns fótons são absorvidos temporariamente pelos átomos. Eles desaparecem como partículas de luz e se transformam em energia armazenada — os átomos entram em um estado excitado — antes de serem reemitidos. A maioria dos fótons segue adiante, outros se espalham em direções aleatórias.

Experimentos realizados desde 1993 já indicavam que os fótons transmitidos (que seguem em frente) tendem a chegar ao detector antes do centro do pulso de luz entrar na nuvem, sugerindo um tempo de trânsito negativo. Mas havia uma explicação alternativa: os fótons na frente do pulso poderiam ter mais chances de atravessar. “As pessoas estavam se convencendo de que isso não era tão absurdo quanto parecia”, disse Wiseman.

O que os átomos revelaram sobre o fóton?➤Por que medições fracas exigiram 1 milhão execuções?➤Qual previsão ainda não foi testada?➤Como fótons atravessam em tempo negativo?➤

Para resolver a questão, a equipe adotou uma abordagem diferente. Em vez de cronometrar a chegada dos fótons, eles monitoraram os próprios átomos. Usando um segundo feixe de laser, mediram por quanto tempo os átomos permaneciam no estado excitado — o que revela o tempo em que o fóton ficou “armazenado” neles.

O problema é que medir um sistema quântico o perturba. Para contornar isso, os pesquisadores usaram “medições fracas”, que são suaves, mas extremamente ruidosas. Foram necessárias cerca de 1 milhão de execuções do experimento, totalizando 70 horas de coleta de dados, para extrair um sinal claro do ruído.