Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Teoria relativității » Neutrini, tahioni, relativitatea generală și viteza luminii

Neutrini, tahioni, relativitatea generală și viteza luminii

Timpul de zbor a neutrinilor

Experimentul MINOS

În 2007, colaborarea MINOS a raportat rezultate care măsoară timpul de zbor al neutrinilor de 3 GeV obținându-se o viteză mai mare decât cea a luminii cu semnificație de 1,8 sigma. Cu toate acestea, aceste măsurători au fost considerate a fi statistic compatibile cu neutrinii care călătoresc la viteza luminii. După ce detectorii pentru proiect au fost modernizați în 2012, MINOS și-a corectat rezultatul inițial și a găsit acordul cu viteza luminii.

Anomalia neutrinilor OPERA

La 22 septembrie 2011, un preprint din colaborarea OPERA a indicat detectarea neutronilor muoni de 17 și 28 GeV, pe parcursul a 730 km de la CERN de la Geneva, Elveția, la Laboratorul Național Gran Sasso din Italia, deplasându-se mai repede decât lumina cu o creștere relativă de 2,48 × 10-5 (aproximativ 1 din 40 000), o statistică cu semnificație de 6,0 sigma. La 17 noiembrie 2011, un al doilea experiment de urmărire efectuat de oamenii de știință la OPERA a confirmat rezultatele inițiale. Cu toate acestea, oamenii de știință au fost sceptici cu privire la rezultatele acestor experimente, a căror semnificație a fost contestată. În martie 2012, colaborarea ICARUS nu a reușit să reproducă rezultatele OPERA cu echipamentul lor, detectând timpul de călătorie al neutrinilor de la CERN la Laboratorul Național Gran Sasso nediferit de viteza luminii. Mai târziu, echipa OPERA a raportat două defecte în configurația echipamentelor, care au provocat erori în afara intervalului original de încredere: un cablu de fibră optică atașat necorespunzător, ceea ce a determinat măsurătorile aparent mai rapide decât lumina, și un oscilator cu ceas care mergea prea repede.

Tahionii

Tahioni
Sursa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tachion04b.jpg 

(Pentru că un tahion s-ar mișca mereu mai repede decât lumina, nu ar fi posibil să se vadă că se apropie. După ce a trecut un tahion ptin apropiere, am putea vedea două imagini ale acestuia, apărând și plecând în direcții opuse. Linia neagră este unda de șoc a radiației Cherenkov, prezentată doar la un moment dat. Acest efect de imagine dublă este cel mai important pentru un observator localizat direct în calea unui obiect cu viteza mai mare ca a luminii (în acest exemplu o sferă, prezentată în gri). Forma dreaptă albastră este imaginea formată de lumina modificată prin efectul doppler care ajunge la observator – care se află la vârful liniilor negre Cherenkov – din sfera în care se apropie. Imaginea roșie din stânga este formată de lumina modificată prin efectul doppler, care părăsește sfera după trecerea observatorului. Deoarece obiectul sosește înaintea luminii, observatorul nu vede nimic până când sfera nu începe să treacă de observator, după care imaginea observată de către observator se împarte în două-una a sferei care vine (la dreapta) și una a sferei care pleacă (la stânga).)

În relativitatea specială, este imposibil să accelerezi un obiect la viteza luminii sau un obiect masiv să se deplaseze la viteza luminii. Cu toate acestea, este posibil să existe un obiect care se mișcă mereu mai repede decât lumina. Particulele elementare ipotetice cu această proprietate sunt numite particule tahionice. Încercările de a le cuantifica nu au reușit să producă particule mai repede decât lumina dar, în schimb, au ilustrat că prezența lor conduce la o instabilitate.

Diferiți teoreticieni au sugerat că neutrinul ar putea avea o natură tahionică, în timp ce alții au contestat această posibilitate.

Relativitatea generală

Relativitatea generală a fost dezvoltată după relativitatea specială pentru a include concepte precum gravitația. Menține principiul că niciun obiect nu poate accelera la viteza luminii din cadrul de referință al oricărui observator coincident. Cu toate acestea, permite distorsiuni în spațiu, care permit unui obiect să se deplaseze mai repede decât lumina din punctul de vedere al unui observator îndepărtat. O astfel de distorsiune este unitatea Alcubierre, care poate fi considerată ca producerea unei rupturi în spațiu, care poartă un obiect împreună cu el. Un alt sistem posibil este gaura de vierme, care conectează două locații îndepărtate ca și cum ar fi printr-o comandă rapidă. Ambele distorsiuni ar trebui să creeze o curbură foarte puternică într-o regiune extrem de localizată a spațiu-timpului, iar câmpurile de gravitație ar fi imense. Pentru a contracara natura instabilă și a împiedica distorsiunile să se prăbușească sub „greutatea” proprie, ar trebui să se introducă materie exotică ipotetică sau energie negativă.

Relativitatea generală recunoaște, de asemenea, că orice mijloace de deplasare mai rapidă decât lumina ar putea fi, de asemenea, folosită pentru călătoriile în timp. Acest lucru ridică probleme cu cauzalitatea. Mulți fizicieni cred că fenomenele de mai sus sunt imposibile și că teoriile viitoare ale gravitației le vor interzice. O teorie spune că găurile de vierme sunt posibile, dar că orice încercare de a folosi o rețea de găuri de vierme pentru a încălca cauzalitatea ar duce la descompunerea lor. În teoria corzilor, Eric G. Gimon și Petr Hořava au susținut că într-ununiversul Gedel supersimetric cinci-dimensional corecțiile cuantice la relativitatea generală taie efectiv regiunile spațiului cu curbele de timp închise care încalcă cauzalitatea. În special, în teoria cuantică este prezent un supertub care taie spațiu-timpul astfel încât, deși în spațiu-timpul complet s-a trecut o curbă te,porară închisă trece prin fiecare punct, nu există curbe complete în regiunea interioară delimitată de tub.

Viteza variabilă a luminii

În fizică, viteza luminii într-un vid este considerată a fi o constantă. Cu toate acestea, există ipoteze că viteza luminii este variabilă.

Viteza luminii este o cantitate dimensională și, astfel cum s-a subliniat în acest context de João Magueijo, nu poate fi măsurată. Cantitățile măsurabile în fizică sunt, fără excepție, fără dimensiuni, deși ele sunt deseori construite ca rapoarte ale cantităților dimensionale. De exemplu, atunci când se măsoară înălțimea unui munte, ceea ce este cu adevărat măsurat este raportul dintre înălțimea sa și lungimea unui baston. Sistemul convențional SI al unităților se bazează pe șapte cantități dimensionale de bază, și anume distanța, masa, timpul, curentul electric, temperatura termodinamică, cantitatea de substanță și intensitatea luminii. Aceste unități sunt definite ca fiind independente și astfel nu pot fi descrise în termeni unul de celălalt. Ca alternativă la utilizarea unui anumit sistem de unități, se pot reduce toate măsurătorile la cantități fără dimensiuni exprimate în raporturi între cantitățile măsurate și diferitele constante fundamentale, cum ar fi constanta lui Newton, viteza luminii și constanța lui Planck; fizicienii pot defini cel puțin 26 de constante fără dimensiuni care pot fi exprimate în termenii acestor tipuri de rapoarte și care sunt considerate în prezent independente una de cealaltă. Prin manipularea constantelor dimensionale de bază se poate construi și timpul Planck, lungimea Planck și energia Planck care fac un sistem bun de unități pentru exprimarea măsurătorilor dimensionale, numite unități Planck.

Propunerea lui Magueijo a folosit un set diferit de unități, o alegere pe care o justifică prin afirmația că unele ecuații vor fi mai simple în aceste noi unități. În noile unități el fixează structura fină constantă, o cantitate pe care unii oameni, folosind unitățile în care viteza luminii este fixă, au susținut că este dependentă de timp. Astfel, în sistemul de unități în care este fixată structura fină constantă, afirmația observațională este că viteza luminii este dependentă de timp.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *