Fizikçiler ilk kez, ışığın 'sanal zaman' adı verilen gizemli bir olgu sırasında nasıl davrandığını gözlemlemeyi başardı.
Şeffaf bir malzemeden ışık gönderdiğinizde, elektromanyetik alanların atomik yapısı, her fotonun ilerlemesine önemli ölçüde zaman ekler. Bu gecikme, fizikçilere ışığın nasıl saçıldığı hakkında birçok bilgi verir ve fotonların hareket etmek zorunda olduğu malzemenin yapısını ortaya çıkarır. Ancak şimdiye kadar, ışığın yolculuğunu ölçmek için teorisyenlerin kullandığı bir yöntem olan 'sanal zaman'ı çağırmak, pratik anlamda tam olarak anlaşılamamıştı.
Son yapılan bir deneyde, fizikçiler, mikrodalga radyasyonu (görünür spektrum dışında bir ışık türü) darbelerinin bir kablo düzeneği içinde 'sanal zaman' deneyimlerken tam olarak ne yaptığını ortaya çıkardı. Çalışmaları aynı zamanda sanal sayıların çok gerçek ve ölçülebilir bir süreci nasıl tanımlayabildiğini de gösteriyor.
Sanal sayılar, fiziksel olguları tanımlayan denklemleri çözmek için matematiksel olarak kullanışlı araçlardır. Ancak bunlar, eksi bir sayının karekökü kadar soyutlardır ve gerçekliğin günlük deneyimimizde pratik bir karşılıkları yoktur.
Maddenin içinden geçip giden ışık dalgaları darbeleri için, sanal sayılar iletim süresi gecikmelerini çözmeye yardımcı oldu, ancak rolleri için sorumlu olan kesin davranışlar deneylerde sistematik olarak hiçbir zaman incelenmedi.
Teknik olarak, ışığın tek fotonları her zaman sabit bir hızda hareket edebilir. Ancak çevredeki elektromanyetik alanlarla etkileşimler, bir dalganın genel yolculuğunu karmaşık şekillerde geciktirebilir. Işık darbeleri bağlamında, dalga koleksiyonlarının hareketleri benzer şekilde hızlandırılabilir veya yavaşlatılabilir. Bu, bir ışık dalgası darbesinin negatif olabileceği, yani teknik olarak bireysel fotonlarından daha hızlı hareket edebileceği anlamına gelir. Pozitif ve negatif değerler – hem gerçek hem de sanal – bir malzemeyi oluşturan fotonik trafik koşullarının bir resmini çizebilir.
Deney düzeneği, mikrodalga ışık darbelerinin içinden geçmesi için basit ve iyi anlaşılmış bir yol ağı temsil eden, daire şeklinde bağlanmış bir çift koaksiyel kablodan oluşuyordu. Ayrıca, inanılmaz derecede küçük frekans kaymalarını tespit edebilen son teknoloji osiloskoplardan faydalandılar.
Darbelerle oynayarak ve etkilerini ölçerek, fizikçiler, her darbenin içindeki dalga desenlerinin denklemlerinin gerçek ve sanal bileşenleri tarafından tahmin edilen değerlere göre tam olarak nasıl değiştiğini çözebildiler.
Araştırmacılar, bunun daha önce göz ardı edilen, bir tür 'gizli serbestlik derecesi' olduğunu belirttiler ve yaptıkları çalışmanın, bu kavrama fiziksel bir anlam kazandırdığını eklediler.
Sanal sayılar, tuhaf bir mikrodalga hayal gücünü değil, iletilen darbenin soğurulma şekli sayesinde malzemenin içinden geçerken taşıyıcı dalganın frekansındaki küçük bir kaymayı tanımlıyordu.
Daha önce sanal olarak göz ardı edilen bu değer, artık ışık dalgası darbelerinin, oluştukları fotonlardan daha hızlı hareket etmesine olanak tanıyan fiziksel işlemlerle ilişkilendirilebiliyor.
Bu araştırma, Physical Review Letters adlı saygın bir bilim dergisi tarafından yayınlanmak üzere kabul edildi.
