Квантовая система, однажды родившись, не забывает об этом. Даже спустя десятки времен жизни в её распаде остаётся след начального состояния: медленно убывающий степенной хвост. Для двух флуоресцентных красителей, эритрозина B и эозина Y, этот хвост впервые удалось разглядеть сразу в двух спектральных каналах. Оказалось, что разные цвета затухают по-разному, но общий ритм задаёт один дирижёр — единое время жизни.
Эксперимент на инвертированном конфокальном микроскопе Nikon Eclipse Ti-E с пикосекундным лазером (438 нм) собрал флуоресценцию через два гибридных детектора PicoQuant PMA Hybrid 40. Полосовые фильтры 520/35 нм и 600/50 нм разделили свет на два канала. Для эритрозина B время жизни составило 0.448 нс в обоих каналах, а показатели степени β разошлись: 1.559±0.014 и 2.019±0.017. Эозин Y показал аналогичную картину: τ = 1.054 нс, β = 1.512±0.019 и 1.845±0.051. Степенной хвост проявлялся после примерно 10 времен жизни. Двухэкспоненциальная модель не смогла описать данные, а экспонента плюс степенной закон подошла значительно лучше.
Теоретическая модель с пороговой спектральной плотностью вида ρ(E) ∝ (E−Eth)^γ при γ<0 воспроизводит наблюдаемые β в диапазоне 1<β<3. Многоканальный анализ показывает, что поздние интенсивности каналов ведут себя как $t^{-(2γ_{i+3})}$ для одного канала и $t^{-(γ_1+γ_{2+3})}$ для другого, что объясняет различие показателей. Раньше такие отклонения видели лишь в одном канале, а теперь ясно: память о рождении распределяется по каналам неравномерно.
Этот результат меняет понимание поздних стадий распада в молекулярной физике, ядерной физике и физике элементарных частиц. Теперь можно проверять предсказанные осцилляции в спектральной плотности при высоком временном разрешении, изучать влияние условий приготовления состояния на форму хвоста и распространять подход на квантовое туннелирование. Для практики это означает более точную калибровку флуоресцентных измерений в биологии и химии, где важны поздние времена.
Поздний степенной хвост означает, что квантовая система помнит момент своего рождения даже спустя десятки времён жизни. В эксперименте счёт фотонов продолжался до 95 наносекунд, что соответствует примерно 200 временам жизни для эритрозина B.
В романе Станислава Лема «Солярис» океан проявляет память о прошлом в неожиданных формах. Здесь квантовая система тоже хранит память о моменте рождения, но проявляет её в степенном хвосте распада, зависящем от канала.