Deși Hreditato a spus că el și echipa sa au fost "extrem de încrezători" în rezultatele lor, ei nu au spus că datele au fost absolut exacte. Dimpotrivă, au cerut altor oameni de știință să îi ajute să înțeleagă ce se întâmplă.
În cele din urmă, sa dovedit că rezultatele OPERA au fost eronate. Datorită unui cablu slab conectat, a existat o problemă de sincronizare, iar semnalele de la sateliții GPS au fost inexacte. Era o întârziere neașteptată a semnalului. În consecință, măsurarea timpului necesar unui neutrino necesar pentru depășirea unei anumite distanțe a arătat o extra 73 de nanosecunde: părea că neutrinii au zburat mai repede decât lumina.
În ciuda unor luni de testare atentă înainte de începerea experimentului și reexaminarea datelor ulterior, oamenii de știință au greșit serios. Héreditato a demisionat, în ciuda remarcarilor multora că astfel de erori au avut loc întotdeauna din cauza complexității extreme a dispozitivului de acceleratoare a particulelor.
De ce este presupunerea - singura ipoteză - că ceva se poate mișca mai repede decât lumina, a cauzat un astfel de zgomot? Cât de încrezători suntem că nimic nu poate depăși această barieră?
Să analizăm mai întâi a doua dintre aceste întrebări. Viteza luminii în vid este de 299 792.458 kilometri pe secundă - pentru confort, acest număr este rotunjit la 300.000 kilometri pe secundă. E destul de rapid. Soarele se află la 150 de milioane de kilometri de Pământ, iar lumina din ea ajunge pe Pământ în doar opt minute și douăzeci de secunde.
Cu toate acestea, am avut mici particule care s-au mutat foarte repede. La începutul anilor 1960, William Bertozzi de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts a experimentat cu electroni de accelerare la viteze și mai mari.
Deoarece electronii au o sarcină negativă, ele pot fi accelerate - mai precis, respinse - prin aplicarea aceleiași încărcări negative asupra materialului. Cu cât este aplicată mai multă energie, cu atât mai repede se accelerează electronii.
S-ar putea crede că trebuie doar să măriți energia aplicată pentru a accelera la o viteză de 300 000 km / s. Dar se pare că electronii pur și simplu nu se pot mișca atât de repede. Experimentele lui Bertozzi au arătat că utilizarea unei energii mai mari nu duce la o creștere direct proporțională a vitezei electronilor.
În schimb, a fost necesar să se aplice cantități imense de energie suplimentară pentru a schimba ușor viteza electronilor. Se apropie de viteza luminii din ce în ce mai aproape, dar na ajuns niciodată.
Imaginați-vă că vă deplasați la ușă în pași mici, fiecare depășind jumătate din distanța de la poziția actuală la ușă. Strict vorbind, nu veți ajunge niciodată la ușă, deoarece după fiecare pas veți avea o distanță care trebuie depășită. Aproximativ cu o astfel de problemă, Bertozzi sa ciocnit, trăgând cu propriii săi electroni.
Dar lumina constă din particule numite fotoni. De ce se pot deplasa aceste particule la viteza luminii și electronii - nu?
„Pe măsură ce obiectele se miște mai repede și mai repede, ele devin mai greu - mai greu de ele devin, IT este mai dificil să fie dispersat, astfel încât să nu va câștiga la viteza luminii“, spune Roger Rassoul, un fizician de la Universitatea din Melbourne, în Australia. "Un foton nu are masa. Dacă ar fi avut o masă, nu putea să se miște la viteza luminii.
Fotoanele sunt speciale. Ei nu numai că nu dispun de masă, care le oferă libertate de mișcare completă în vidul cosmic, dar nu trebuie să accelereze. Energia naturală pe care o au este mișcată de valuri, ca și ei, astfel încât la momentul creării ei au deja viteza maximă. Într-un sens, este mai ușor să gândim lumina ca energie, și nu ca un flux de particule, deși, în adevăr, lumina este amândouă.
Cu toate acestea, lumina se mișcă mult mai încet decât ne-am putea aștepta. Deși tehnicienii de Internet preferă să vorbească despre comunicațiile care funcționează "la viteza luminii" din fibră optică, lumina se mișcă cu 40% mai lent în paharul acestei fibre decât într-un vid.
În realitate, fotonii se mișcă la o viteză de 300.000 km / s, dar se confruntă cu o anumită interferență, interferența cauzată de alte fotoni emise de atomii de sticlă când trece valul principal al luminii. Este posibil să nu fie ușor de înțeles, dar cel puțin am încercat.
În mod similar, în cadrul unor experimente speciale cu fotoni individuali, a fost posibil să le încetinesc destul de impresionant. Dar, pentru majoritatea cazurilor, numărul de 300 000 va fi corect. Nu am văzut sau creat nimic care să se poată mișca cât mai repede sau mai repede. Există momente speciale, dar înainte să le atingem, să ne atingem de o altă întrebare. De ce este atât de important ca regula vitezei luminii să fie strict urmată?
Răspunsul este legat de un om numit Albert Einstein, așa cum se întâmplă adesea în fizică. Teoria sa specială de relativitate studiază multiplele consecințe ale limitelor sale universale de viteză. Unul dintre cele mai importante elemente ale teoriei este ideea că viteza luminii este constantă. Indiferent de locul unde vă aflați și cât de repede se mișcă, lumina se mișcă întotdeauna cu aceeași viteză.
Dar aceasta conduce la mai multe probleme conceptuale.
Imaginați-vă o lumină care cade dintr-o lanternă într-o oglindă de pe tavanul unei nave spațiale staționare. Lumina se ridică, se reflectă din oglindă și cade la podeaua navei spațiale. Să presupunem că el depășește distanța de 10 metri.
Acum imaginați-vă că această navă spațială începe să se deplaseze cu o viteză enormă de mii de kilometri pe secundă. Când porniți lanterna, lumina se comportă ca înainte: se aprinde, cade în oglindă și se reflectă în podea. Dar pentru a face acest lucru, lumina trebuie să depășească distanța diagonală, și nu cea verticală. În cele din urmă, oglinda se mișcă rapid cu nava spațiale.
În consecință, distanța pe care o depășește lumina crește. Spuneți, 5 metri. Se pare că în general 15 metri, nu 10.
Și totuși, deși distanța a crescut, teoria lui Einstein susține că lumina se va mișca în continuare cu aceeași viteză. Deoarece viteza este distanța împărțită la timp, viteza rămâne aceeași, iar distanța a crescut, timpul ar trebui să crească. Da, timpul în sine trebuie să se întindă. Și, deși acest lucru pare ciudat, dar a fost confirmat experimental.
Acest fenomen se numește dilatarea timpului. Timpul se mișcă mai încet pentru persoanele care se deplasează în vehicule cu mișcare rapidă, relativ la cei care sunt imobili.
Spre exemplu, timpul este de 0,007 secunde mai lent pentru astronauții de pe Stația Spațială Internațională, care se deplasează cu o viteză de 7,66 km / s față de Pământ, în comparație cu oamenii de pe planetă. Chiar mai interesantă este situația cu particule precum electronii menționați mai sus, care se pot deplasa aproape de viteza luminii. În cazul acestor particule, gradul de decelerare va fi enorm.
Stephen Colhammer, fizician experimental la Universitatea Oxford din Marea Britanie, arată un exemplu de particule numite muoni.
Muonii sunt instabili: se dezintegrează rapid în particule mai simple. Atât de repede că majoritatea muonilor care părăsesc Soarele trebuie să se dezintegreze până la atingerea Pământului. Dar, în realitate, muonii vin pe Pământ din Soare în cantități colosale. Fizicienii încearcă de mult să înțeleagă de ce.
Răspunsul la această ghicitoare este că mioanele sunt generate cu o asemenea energie încât se mișcă cu o viteză apropiată de cea a luminii ", spune Colthammer. "Sentimentul lor de timp, ca să spunem așa, timpul lor intern este lent".
Muonii "supraviețuiesc" mai mult decât era de așteptat, pentru noi, datorită prezentului, curbura naturală a timpului. Atunci când obiectele se deplasează rapid față de alte obiecte, lungimea lor scade și se micșorează. Aceste consecințe, încetinirea timpului și reducerea lungimii, sunt exemple ale modului în care spațiul-timp variază în funcție de mișcarea lucrurilor - eu, tu sau nava spațială care posedă masă.
Ceea ce este important, așa cum a spus Einstein, nu afectează lumea, pentru că nu are masă. De aceea, aceste principii merg mână în mână. Dacă obiectele s-ar putea mișca mai repede decât lumina, ele ar respecta legile fundamentale care descriu lucrarea universului. Acestea sunt principiile cheie. Acum putem vorbi despre câteva excepții și abateri.
Pe de o parte, deși nu am văzut nimic care se mișcă mai repede decât lumina, aceasta nu înseamnă că această limită de viteză nu poate fi bătuată teoretic în condiții foarte specifice. De exemplu, să luăm expansiunea Universului însuși. Galaxiile din univers se îndepărtează una de alta la o viteză mult mai mare decât viteza luminii.
O altă situație interesantă se referă la particule care împărtășesc aceleași proprietăți în același timp, indiferent cât de îndepărtate. Aceasta este așa-numita "entanglementare cuantică". Fotonul se va roti în sus și în jos, alegând aleator din două stări posibile, dar alegerea direcției de rotație va reflecta cu exactitate un alt foton în altă parte, dacă acestea sunt confuze.
Doi oameni de știință, fiecare dintre ei studiind propriul foton, vor obține același rezultat simultan, mai rapid decât viteza luminii ar putea permite.
Cu toate acestea, în ambele exemple, este important să observăm că nici o informație nu se mișcă mai repede decât viteza luminii dintre cele două obiecte. Putem calcula expansiunea universului, dar nu putem vedea obiecte mai repede decât lumina în ea: au dispărut din vedere.
Cât despre cei doi oameni de știință cu fotonii lor, deși puteau obține un rezultat în același timp, nu se puteau lăsa să știe mai repede decât mișcând lumina între ele.
„Acest lucru nu ne pune probleme, deoarece, dacă sunt în măsură să trimită semnale mai repede decât lumina, veți obține un paradox bizar, potrivit căruia informații într-un fel poate merge înapoi în timp“, spune Kolthammer.
Există și un alt mod posibil de a face călătoria mai repede decât este posibil din punct de vedere tehnic: defectele în spațiu-timp care vor permite unui călător să scape de regulile călătoriei obișnuite.
Gerald Cleaver de la Universitatea din Baylor din Texas crede că într-o zi vom putea construi o navă spațială care călătorește mai repede decât lumina. Ceea ce se mișcă prin gaura de vierme. Gaurile de vierme sunt bucle în spațiu-timp, se potrivesc perfect teoriei lui Einstein. Ar putea permite unui astronaut să sară de la un capăt al Universului la altul, cu ajutorul unei anomalii în spațiu-timp, un fel de cale scurtă cosmică.
Un obiect care călătorește printr-o gaură de vierme nu va depăși viteza luminii, dar poate ajunge teoretic la destinație mai rapid decât lumina care călătorește pe o cale "obișnuită". Dar găurile de vierme pot fi în general inaccesibile pentru călătoriile în spațiu. Poate exista un alt mod de a distorsiona în mod activ spațiul-timp pentru a se deplasa mai repede decât 300.000 km / c față de altcineva?
„Am prezentat nava de 10 m x 10 m x 10 m - 1000 de metri cubi - și a calculat că energia necesară pentru pornirea procesului, ar fi echivalent cu masa întregului Jupiter“.
După aceasta, energia trebuie să fie "turnată" în mod constant, astfel încât procesul să nu se termine. Nimeni nu știe dacă acest lucru va deveni vreodată posibil sau cum vor arăta tehnologiile necesare. „Nu vreau să fie secole mai târziu citate, deși am prezis ceva care nu va fi niciodată - Cleaver spune -., Dar până acum nu văd nici o soluție“
Deci, călătorind mai repede decât viteza luminii rămâne ficțiune pentru moment. În timp ce singura modalitate de a vizita o exoplanetă în timpul vieții este să vă plimbați într-o anabioasă profundă. Și totuși, nu totul este atât de rău. În cele mai multe cazuri, am vorbit despre lumina vizibilă. Dar, în realitate, lumina este mult mai mare. De la unde radio și microunde la lumină vizibilă, radiații ultraviolete, raze X și raze gamma emise de atomi în procesul de dezintegrare - toate aceste raze frumoase constau în aceleași: fotoni.
Diferența de energie și deci de lungimea de undă. Toate împreună, aceste raze formează spectrul electromagnetic. Faptul că undele radio, de exemplu, se deplasează la viteza luminii, este extrem de util pentru comunicații.
Lumina este limba universală a universului. Viteza sa - 299 792.448 km / s - rămâne constantă. Între timp, spațiul și timpul sunt maleabile. Poate că nu ar trebui să ne gândim cum să ne mișcăm mai repede decât lumina, dar cât de repede se deplasează în acest spațiu și de data aceasta? Du-te la rădăcină, ca să spun așa?
Trimiteți-le prietenilor: