Une équipe internationale menée par Daniela Angulo, chercheuse à l’Université de Toronto, a apporté en mai 2026 la première preuve expérimentale qu’un photon peut passer un temps négatif dans un nuage d’atomes. Ces travaux, publiés dans la revue Physical Review Letters, viennent valider une prédiction théorique controversée depuis plusieurs décennies et posent de nouvelles questions sur la nature même du temps à l’échelle quantique.
En bref
- —Première mesure expérimentale d’un temps négatif en physique quantique
- —Des photons semblent exciter des atomes avant même d’y entrer
- —Aucune loi physique violée : le temps ne remonte pas à rebours
L’expérience : des photons qui semblent arriver avant d’entrer
L’expérience se déroule dans les laboratoires de l’Université de Toronto. Des photons — des particules de lumière — sont envoyés à travers un nuage d’atomes froids de rubidium. Lorsqu’un photon traverse ce nuage, son énergie peut temporairement exciter l’un de ces atomes avant d’être restituée : c’est ce que les physiciens appellent le temps de séjour du photon comme excitation atomique.
Pour mesurer ce phénomène avec précision, l’équipe a eu recours à une technique appelée effet cross-Kerr. Un second faisceau laser, dit faisceau « sonde », traverse le nuage en même temps que le photon principal. Le déphasage accumulé par ce faisceau trahit l’état d’excitation des atomes, permettant de reconstituer le temps passé par le photon sous forme d’excitation, sans perturber directement le système.
En ne retenant que les photons effectivement transmis — une technique de post-sélection — l’équipe a calculé le temps moyen de séjour. Le résultat est saisissant : pour les impulsions les plus étroites spectralement, ce temps atteint −0,82 ± 0,31 τ₀, où τ₀ correspond au temps de séjour de référence sans post-sélection. Pour les impulsions à large bande, la valeur remonte à +0,54 ± 0,28 τ₀.
La robustesse du résultat repose sur un élément décisif : deux méthodes de mesure indépendantes aboutissent aux mêmes valeurs. Le délai de groupe mesuré sur l’impulsion lumineuse et le temps d’excitation atomique déduit de l’effet cross-Kerr concordent, même lorsque ce temps est négatif. Cette cohérence entre approches distinctes renforce considérablement la crédibilité scientifique des données.
Temps négatif : ce que ça signifie vraiment
La première clarification s’impose d’emblée : ce « temps négatif » ne signifie pas que les photons remontent le cours du temps, ni qu’une machine temporelle est en voie d’invention. Il ne s’agit pas d’un voyage dans le passé, mais d’une propriété statistique mesurée dans un cadre bien précis de la mécanique quantique.
Ce cadre, c’est celui des valeurs faibles (weak values), un outil mathématique introduit dans les années 1980. Contrairement aux mesures quantiques classiques, qui perturbent fortement le système observé, les mesures faibles permettent d’extraire une information statistique sans interaction significative. Leur particularité : elles peuvent produire des résultats qui sortent du spectre habituel des valeurs possibles, y compris des valeurs négatives ou complexes.
Ce qui est mesuré ici est donc une moyenne statistique. Sur un grand nombre de répétitions de l’expérience — en ne retenant que les photons transmis — les atomes semblent avoir été excités pendant une durée négative. Ce n’est pas un événement isolé, mais un comportement systématique, reproductible et cohérent avec les équations de la physique quantique.
