Lysets Hastighed Kan Ikke Være Konstant, Siger Fysikere

{h1}

Lysets hastighed kan ikke være konstant, en mulighed der kunne have brede konsekvenser for kosmologiske områder og selv astronomi, siger fysikere.

Lysets hastighed er konstant, eller så siger lærebøger. Men nogle forskere undersøger muligheden for, at denne kosmiske hastighedsgrænse ændres, en konsekvens af rummet af vakuumet.

Definitionen af ​​lysets hastighed har nogle større konsekvenser for felter som kosmologi og astronomi, som antager en stabil hastighed for lys over tid. For eksempel kommer lysets hastighed op, når man måler den fine struktur konstant (alpha), som definerer styrken af ​​den elektromagnetiske kraft. Og en varierende lyshastighed ville ændre styrken af ​​molekylære bindinger og densiteten af ​​nukleare stoffer selv.

En ikke-konstant lyshastighed kan betyde, at estimater af universets størrelse måske er slukket. (Desværre betyder det ikke nødvendigvis, at vi kan rejse hurtigere end lys, fordi virkningerne af fysik teorier som relativitet er en følge af lysets hastighed). [10 Implications of Faster-Than-Light Travel]

To papirer, der blev offentliggjort i European Physics Journal D i marts, forsøger at udlede lysets hastighed fra rummets egenskaber. Begge foreslår noget forskellige mekanismer, men ideen er, at lysets hastighed kan ændre sig, da man ændrer antagelser om, hvordan elementære partikler interagerer med stråling. Begge behandler plads som noget, der ikke er tomt, men en stor stor suppe af virtuelle partikler, der blinker ind og ud af eksistensen i småfraktioner af et sekund.

Kosmisk vakuum og lyshastighed

Den første, af hovedforfatter Marcel Urban fra Université du Paris-Sud, ser på det kosmiske vakuum, som ofte antages at være tomt rum. Kvantefysikloven, som regulerer subatomære partikler og alle meget små ting, siger, at rummets vakuum faktisk er fyldt med grundlæggende partikler som kvarker, der hedder "virtuelle" partikler. Disse partikler, som altid er parret sammen med deres passende antipartikelmodel, kommer til at eksistere og kolliderer næsten øjeblikkeligt. Når materielle og antimatterpartikler berører, udsletter de hinanden.

Fotoner af lys, som de flyver gennem rummet, fanges og genudsendes af disse virtuelle partikler. Urban og hans kolleger foreslår, at disse partiers energier - især mængden af ​​ladning, de bærer - påvirker lysets hastighed. Da mængden af ​​energi en partikel har på det tidspunkt, en foton rammer, vil den være i det væsentlige tilfældig, effekten på hvor hurtigt fotoner bevæger sig, bør også variere.

Som sådan skal mængden af ​​tid, som lyset tager for at krydse en given afstand, variere som kvadratroden af ​​den afstand, selv om effekten vil være meget lille - i størrelsesordenen 0,05 femtosekunder for hver kvadratmeter vakuum. En femtosekund er en milliontedel af en milliarddel af et sekund. (Lysets hastighed er blevet målt i løbet af det sidste århundrede til høj præcision på rækkefølgen af ​​dele pr. Milliard, så det er ret klart, at effekten skal være lille.)

For at finde denne lille udsving siger forskerne, man kan måle, hvordan lyset spredes på lange afstande. Nogle astronomiske fænomener, såsom gamma-stråleudbrud, producerer strålingsimpulser fra langt nok væk, så svingningerne kunne detekteres. Forfatterne foreslår også at bruge lasere springet mellem spejle placeret omkring 100 meter fra hinanden, med en lysstråle, der hopper mellem dem flere gange for at finde de små ændringer.

Partikelarter og lyshastighed

Det andet papir foreslår en anden mekanisme, men kommer til den samme konklusion, at lyshastigheden ændres. I så fald siger Gerd Leuchs og Luis Sánchez-Soto fra Max Planck-instituttet for lysets fysik i Erlangen, Tyskland, at antallet af elementære partikler, der findes i universet, kan være, hvad der gør lysets hastighed, hvad det er.

Leuchs og Sanchez-Soto siger, at der ved deres beregninger skal være en rækkefølge på 100 "arter" af partikler, der har afgifter. Den nuværende lov om partikelfysik, Standardmodellen, identificerer ni: elektronen, muonen, tauonen, de seks slags kvark, fotoner og W-bosonen. [Wacky Physics: De fedeste små partikler i naturen]

Afgifterne på alle disse partikler er vigtige for deres model, fordi de alle har afgifter. En mængde kaldet impedans afhænger af summen af ​​disse gebyrer. Impedansen afhænger i sin tur af vakuumets permittivitet, eller hvor meget det modstår elektriske felter, såvel som dets permeabilitet, eller hvor godt det understøtter magnetfelter. Lysbølger består af både en elektrisk og magnetisk bølge, så ændring af disse mængder (permittivitet og permeabilitet) vil ændre den målte lyshastighed.

"Vi har beregnet vakuumets permittivitet og permeabilitet som forårsaget af de efemere virtuelle ustabile elementære partikler", skrev Soto-Sanchez i en email til WordsSideKick.com. "Det viser sig imidlertid fra en så simpel model, at man kan konstatere, at disse konstanter indeholder stort set lige bidrag fra de forskellige typer af elektrisk ladede partikel-antipartikelpar: både de kendte og de hidtil ukendte for os."

Begge papirer siger, at lys interagerer med virtuelle partikel-antipartikelpar. I Leuchs 'og Sanchez-Soto's model afhænger vakuumets impedans (som vil fremskynde eller sænke lysets hastighed) af partikelets tæthed.Impedansen vedrører forholdet mellem elektriske felter og magnetfelter i lyset; hver lysbølge består af begge slags felter, og dens målte værdi sammen med rummets permittivitet til magnetfelter styrer lysets hastighed.

Nogle forskere er dog lidt skeptiske. Jay Wacker, en partikelfysiker ved SLAC National Accelerator Laboratory, sagde, at han ikke var sikker på de anvendte matematiske teknikker, og at det i begge tilfælde syntes, at forskerne ikke anvendte de matematiske værktøjer på den måde, de fleste ville. "Den rigtige måde at gøre dette på er med Feynman-diagrammerne," sagde Wacker. "Det er et meget interessant spørgsmål [lysets hastighed]," tilføjede han, men metoderne i disse papirer er nok ikke tilstrækkelige til at undersøge det.

Det andet spørgsmål er, at hvis der virkelig er mange andre partikler ud over hvad der er i standardmodellen, så har denne teori brug for en seriøs revision. Men hidtil er dets forudsigelser blevet båret ud, især med opdagelsen af ​​Higgs boson. Det betyder ikke, at der ikke findes flere partikler - men hvis de er derude, ligger de over de energier, der i øjeblikket er opnåelige med partikelacceleratorer og derfor temmelig tunge, og det er muligt, at deres virkninger ville have vist sig andre steder.

Følg os @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: Tid til Rap - Ft. Big E! og MC².




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com