Alcuni oggetti possono viaggiare più velocemente della luce?

Di Don Lincoln, Ph. D., Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)

Mentre nulla può andare più veloce della luce nel vuoto, è abbastanza facile che le particelle si muovano più velocemente della luce nella materia attraverso un mezzo come il vetro., Assumere un fascio di fotoni e un raggio di muoni ad alta energia nella stessa direzione e viaggiare alla stessa velocità della luce. Sebbene sia stato stabilito che la velocità della luce rallenterebbe all’interno del vetro, il muone non rallenta quando passa attraverso il vetro e mantiene ancora la velocità della luce all’interno.

Scopri di più su come la relatività è fraintesa.

L’effetto Cherenkov

Mentre lavorava con sali di uranio disciolti nell’acido solforico, un giovane fisico russo di nome Pavel Cherenkov notò una luce incandescente., Inizialmente, la luce era attribuita direttamente alla radioattività, ma quando Cherenkov cercò di isolare l’effetto, si rese conto che le radiazioni rendevano incandescente l’acido solforico. Alla fine, è stato in grado di dimostrare che anche l’acqua brillerebbe in presenza di molte radiazioni. Prende il nome dallo studente, la radiazione Cherenkov si verifica quando una particella che trasporta una carica elettrica viaggia più velocemente della luce attraverso un mezzo otticamente trasparente come il vetro. Quando queste particelle viaggiano più velocemente, il vetro emette un colore blu sorprendente ma pericoloso.,

Questa è una trascrizione della serie di video Che comprende le idee sbagliate della scienza. Guardalo ora, sui grandi corsi più.

Come funziona la radiazione Cherenkov?

Cherenkov ha condiviso le sue scoperte con il suo consulente di tesi, Sergey Vavilov. Vavilov menzionò l’effetto di Igor Tamm e Ilya Frank, che capirono cosa stava succedendo. Cherenkov, Tamm e Frank hanno vinto il premio Nobel per la fisica nel 1958. La radiazione di Cherenkov è analoga a un boom sonico che si verifica quando un jet vola più velocemente della velocità del suono., Se il getto vola più lentamente della velocità del suono, le onde sonore si propagano davanti all’aereo. Ma quando la velocità del getto supera la velocità del suono, comprime l’aria di fronte ad essa. Mentre il getto avanza sempre più velocemente, anche l’energia compressa avanza. Quando l’aria compressa passa sopra, si traduce in un rumore estremamente forte simile a un’esplosione come tutto il suono arriva in una sola volta. Quando il getto genera un suono da spingere l’aria fuori della sua strada, crea una serie di cerchi che appaiono in ogni punto il getto passa., I cerchi si sommano e formano un cono di suono che circonda il percorso del piano.

Effetto Cherenkov in Fisica Nucleare

Effetto Cherenkov è simile al boom sonico, ma si verifica quando una particella carica passa attraverso un materiale trasparente ad una velocità superiore alla velocità della luce. La particella carica scuote le molecole del materiale e emettono luce mentre si muove. Come nel caso delle onde sonore, la luce emessa viaggia verso l’esterno in un modello circolare alla velocità della luce, risultando in un modello conico chiamato effetto Cherenkov., I fisici usano il concetto di radiazione Cherenkov in fisica nucleare o esperimenti di fisica delle particelle per distinguere le particelle in rapido movimento da quelle più lente. Questo perché la luce Cherenkov viene emessa solo da particelle cariche elettricamente che si muovono più velocemente della luce.

Scopri di più su come funziona la meccanica quantistica.

Cosa può viaggiare più velocemente della luce?

Edwin Hubble ha combinato le sue misure di distanza delle galassie con le misure di velocità dell’astronomo americano Vesto Slipher per disegnare un grafico interessante nel 1929., Hubble postulò che esisteva una relazione lineare tra la distanza delle galassie misurata dalla Terra e la velocità recessiva. Questa correlazione è stata presa come una chiara prova di un universo in espansione e del big bang.

Tuttavia, l’espansione dell’universo è cambiata significativamente nel tempo. Dall’universo in rapida espansione circa 14 miliardi di anni fa all’era dell’energia oscura circa 5 miliardi di anni e l’accelerazione dell’espansione ora, i cambiamenti sono stati drammatici. Sappiamo che Plutone non si sta espandendo lontano da noi alla velocità della luce, né la Via Lattea o la galassia di Andromeda., Secondo l’ipotesi di Hubble, la velocità recessiva è di 70 chilometri al secondo per mega parsec. Quindi, una galassia che si trova a un mega parsec di distanza si allontanerà dalla Via Lattea ad una velocità di 70 chilometri al secondo mentre una galassia a una distanza di 2 mega parsec si allontanerà ad una velocità di 140 chilometri al secondo. Quindi, più ci allontaniamo, più velocemente gli oggetti si muovono. Quindi, la teoria comune che l’universo si sta espandendo alla velocità della luce è ovviamente errata e un equivoco.,

Ora, supponiamo che l’universo sia in espansione alla velocità della luce e si è calcolato che gli oggetti di 14 miliardi di anni luce di distanza da noi stavamo viaggiando alla velocità della luce, ma gli oggetti di 28 miliardi di anni luce di distanza viaggia al doppio della velocità. Quindi, l’intero argomento di “espansione più veloce della velocità della luce” è piuttosto molle. Tuttavia, l’argomento che la velocità della luce è la velocità finale è all’interno della teoria della relatività speciale.,

Quindi, la domanda se due galassie separate da 14 miliardi di anni luce si stiano allontanando l’una dall’altra alla velocità della luce non può essere risolta obiettivamente. La distanza tra queste galassie sta crescendo alla velocità della luce, ma rispetto al loro piccolo spazio locale, non si stanno nemmeno muovendo. Quindi, sarebbe più accurato dire che sebbene gli oggetti non possano muoversi nello spazio più velocemente della luce, ma lo spazio stesso può muoversi più velocemente della luce., L’espansione superluminale dell’universo lontano è davvero sorprendente, ma ciò che potremmo non conoscere mai è la risposta alla semplice domanda quanto è grande l’universo?

Domande comuni sugli oggetti possono viaggiare più velocemente della luce?