Viteza luminii nu este constanta, spun fizicienii

Teoria relativitatii speciale a lui Einstein seteaza viteza luminii la 186.000 de mile pe secunda (300 de milioane de metri pe secunda).

Dar oamenii de stiinta exploreaza posibilitatea ca această limita de viteza cosmica sa nu fie de fapt constanta, acest lucru fiind o consecinta a naturii vidului din spatiu.

Definitia vitezei luminii are unele implicatii mai largi pentru domenii precum cosmologia si astronomia, care presupun o viteza stabila in timp.

De exemplu, viteza luminii apare la masurarea constantei structurii fine (alfa), care defineste puterea fortei electromagnetice. Si daca aceasta ar fi variabila ar schimba fortele legaturilor moleculare si densitatea materiei nucleare in sine.

O viteza neconstanta ar putea insemna, de asemenea, ca estimarile dimensiunii universului pot fi eronate.

Doua lucrari, publicate in European Physics Journal D, incearca sa obtina aceasta viteza din proprietatile cuantice ale spatiului in sine.

Ambele propun mecanisme oarecum diferite, dar ideea de baza este ca viteza luminii s-ar putea schimba pe masura ce se modifica ipotezele cu privire la modul in care particulele elementare interactioneaza cu radiatia.

Ambele lucrari iau in considerare un spatiu care nu este gol si il compara cu o mare supa de particule virtuale care apar si dispar rapid in mici fractiuni de secunda.

Vidul cosmic

Primul studiu, al lui Marcel Urban de la Universitatea Paris-Sud, observa vidul cosmic, care este adesea presupus a fi spatiu gol.

Legile fizicii cuantice, care guverneaza particulele subatomice si toate lucrurile foarte mici, spun ca vidul este de fapt plin de particule fundamentale precum quarcii, numite particule „virtuale”.

Aceste particule de materie, care sunt intotdeauna asociate cu omologul lor, antiparticulele, apar in existenta si se ciocnesc aproape imediat unele cu altele. Cand materia si particulele de antimaterie se ating, ele se anihileaza reciproc.

Fotonii de lumina, in timp ce zboara prin spatiu, sunt captati si reemisi de aceste particule virtuale. Urban si colegii sai spun ca energiile acestor particule – in special cantitatea de incarcare pe care o transporta – influenteaza viteza luminii.

Deoarece cantitatea de energie pe care o va avea o particula in momentul in care capteaza un foton va fi in esenta aleatorie, efectul asupra vitezei cu care se misca fotonii ar trebui sa varieze si el.

Ca atare, cantitatea de timp necesara luminii pentru a traversa o anumita distanta ar trebui sa varieze ca radacina patrata a acestei distante, desi efectul ar fi foarte mic – de ordinul a 0,05 femtosecunde pentru fiecare metru patrat de vid. O femtosecunda este o milionime dintr-o miliardime de secunda.

Pentru a gasi aceasta fluctuatie mica, spun cercetatorii, s-ar putea masura modul in care lumina se disperseaza la distante mari. Unele fenomene astronomice, precum exploziile de raze gamma, produc impulsuri de radiatii de la o distanta suficient de mare incat sa poata fi detectate fluctuatiile.

Autorii propun, de asemenea, utilizarea de lasere ricosate intre oglinzi amplasate la aproximativ 100 de metri distanta unele de altele, cu un fascicul de lumina care „sare” intre ele de mai multe ori, pentru a cauta acele mici modificari.

Categoriile de particule si viteza luminii

Al doilea studiu propune un mecanism diferit, dar ajunge la aceeasi concluzie ca viteza luminii se schimba.

In acest caz, Gerd Leuchs si Luis Sánchez-Soto, de la Institutul Max Planck pentru fizica luminii din Erlangen, Germania, spun ca numarul categoriilor de particule elementare care exista in univers poate influenta viteza luminii.

Cercetatorii afirma ca ar trebui sa existe, dupa calculele lor, aproximativ 100 de „specii” de particule care au sarcini. Legea actuala care reglementeaza fizica particulelor, modelul standard, identifica noua: electronul, muonul, tauonul, tipurile de quark, fotonii si bosonul W.

Sarcinile tuturor acestor particule sunt importante, deoarece toate au sarcini. O cantitate numită impedanta depinde de suma acelor sarcini. La randul sau, impedanta depinde de permitivitatea vidului sau de cat de mult rezista campurilor electrice, precum si de permeabilitatea acestuia sau de cat de bine suporta campurile magnetice.

Undele de lumina au atat o componenta electrica, cat si una magnetica, astfel incat schimbarea acestor cantitati (permitivitate si permeabilitate) va schimba viteza masurata a luminii.

Unii oameni de stiinta sunt totusi un pic sceptici. Jay Wacker, fizician de particule la Laboratorul National de Accelerare SLAC, a spus ca nu este increzator in tehnicile matematice utilizate si ca, in ambele cazuri, cercetatorii nu aplica instrumentele matematice asa cum ar face majoritatea.

Cealalta problema este ca, daca intr-adevar exista o multime de alte particule dincolo de ceea ce este in modelul standard, atunci aceasta teorie are nevoie de o revizuire serioasa.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: livescience.com, physicsdetective.com

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.