تاخیر زمانی که توسط سیگنال نور پراکنده شده تجربه می‌شود، یک بخش موهومی دارد که غیر قابل مشاهده در نظر گرفته می‌شد؛ اما پژوهشگران اثر آن را در یک تغییر فرکانس، جداسازی کرده اند.

یک ماده پراکنده ‌کننده نور، مثل یک پنجره مات یا یک مه رقیق، موجب می‌شود که نور آهسته ‌تر از زمانی که هیچ ماده ‌ای در مسیرش نباشد حرکت کند. فرمول ریاضی برای این تاخیر زمانی، یک بخش حقیقی-که به خوبی مطالعه شده- و یک بخش موهومی کمتر شناخته ‌شده دارد. ایزابلا جیووانلی Isabella Giovannelli از دانشگاه مریلند می گوید: "تاخیر زمانی موهومی تا حد زیادی نادیده گرفته شده و به عنوان یک امر غیرفیزیکی از آن صرف‌نظر شده است." اما او و استاد راهنمایش، استیون آنلاژ Steven Anlage اکنون این کمیت انتزاعی را با ثبت یک تغییر فرکانس متناظر در پالس های نور پراکنده شده اندازه گیری کرده اند [1].

بخش حقیقی تاخیر زمانی در آزمایش‌های بسیاری مشاهده شده است، به ویژه سیستم‌های نور-کُند (slow-light) که پالس‌های نور آنجا می‌توانند به طور موثری درون یک محیط پراکنده کننده به دام بیفتند (Focus: Light Nearly Stopped in a Waveguide را ببینید). در مقابل، بخش موهومی در قلمرو ریاضیات باقی مانده است. اگرچه، کار نظری از سال 2016 نشان داده بود که تاخیر زمانی موهومی می‌تواند به یک تغییر فرکانسِ به طور بالقوه قابل مشاهده مرتبط باشد [2].

جیووانلی و آنلاژه اکنون این سیگنال را در یک سیستم که انتظار می رود تغییر فرکانس در آنجا زیاد باشد، کشف کرده ‌اند. به عنوان یک جایگزین برای محیط پراکنده کننده، آنها از یک مدار میکروموج با گراف حلقه ای استفاده کردند که تشدیدکننده ساده ای است که اغلب به عنوان فیلتر یا سوئیچ به کار برده می‌شود. پژوهشگران پالس‌های میکروموج 5 گیگاهرتز را -با پهنای باند کم 5 مگاهرتز- به درون تشدیدکننده فرستادند و یک جابجایی 0.48 مگاهرتز را در قله مرکزی پالس‌ها ثبت کردند. این فرکانس، تطابق نزدیکی با پیش بینی‌ های نظری داشت.

به گفته جیووانلی، پژوهشگران قصد دارند تغییرات مشابهی را در پالس‌های پیچیده ‌تر جستجو کنند، جایی که اندازه ‌گیری های تاخیر زمانی موهومی می‌توانند دیدگاه هایی را در رابطه با اثرات محیط پراکنده ‌کننده بر سیگنال‌های نوری مخابراتی ارائه دهند.

1. I. L. Giovannelli and S. M. Anlage, “Physical interpretation of imaginary time delay,” Phys. Rev. Lett. 135, 043801 (2025).

2. M. Asano et al., “Anomalous time delays and quantum weak measurements in optical micro-resonators,” Nat. Commun. 7, 13488 (2016).

منبع:

Imaginary Time Delays Are For Real

ترجمه خبر: بهناز ساربانها