Czy Niektóre Obiekty Mogą Podróżować Szybciej Niż Światło?

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

chociaż nic nie może iść szybciej niż światło w próżni, to jest dość łatwe dla cząstek, aby poruszać się szybciej niż światło w materii przez jakieś medium, takie jak szkło., Załóżmy, że promień fotonu i wysokoenergetyczny punkt wiązki mionu znajdują się w tym samym kierunku i poruszają się z taką samą prędkością jak światło. Chociaż ustalono, że prędkość światła spowolniłaby wewnątrz szkła, mion nie zwalnia, gdy przechodzi przez szkło i nadal utrzymuje prędkość światła wewnątrz.

Dowiedz się więcej o tym, jak teoria względności jest niezrozumiała.

efekt Czerenkowa

pracując z solami uranu rozpuszczonymi w kwasie siarkowym, młody rosyjski fizyk Paweł Czerenkow zauważył świecące światło., Początkowo światło przypisywano bezpośrednio radioaktywności, ale kiedy Cherenkov próbował wyizolować efekt, zdał sobie sprawę, że promieniowanie sprawiło, że kwas siarkowy świeci. W końcu był w stanie pokazać, że nawet woda świeci w obecności dużego promieniowania. Nazwany na cześć ucznia, promieniowanie Czerenkowa występuje, gdy cząstka przenosząca ładunek elektryczny podróżuje szybciej niż światło przez optycznie przezroczyste medium, takie jak szkło. Gdy cząstki te poruszają się szybciej, szkło emituje oszałamiający, ale niebezpieczny niebieski kolor.,

jest to zapis z serii filmów rozumiejących błędne wyobrażenia Nauki. Zobacz teraz, na wielkich kursach Plus.

Jak działa promieniowanie Czerenkowa?

Czerenkow podzielił się swoimi odkryciami ze swoim doradcą, Siergiejem Wawiłowem. Wawiłow wspomniał o tym efektowi Igorowi Tammowi i Ilji Frankowi, którzy zorientowali się, co się dzieje. Czerenkow, Tamm i Frank otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1958 roku. Promieniowanie Czerenkowa jest analogiczne do boomu dźwiękowego, który występuje, gdy jet leci szybciej niż prędkość dźwięku., Jeśli jet leci wolniej niż prędkość dźwięku, wtedy fale dźwiękowe propagują się przed samolotem. Ale kiedy prędkość strumienia przekracza prędkość dźwięku, kompresuje powietrze przed nim. Gdy strumień porusza się do przodu coraz szybciej, sprężona energia również porusza się do przodu. Kiedy sprężone powietrze przechodzi, powoduje to niezwykle głośny hałas podobny do eksplozji, ponieważ cały dźwięk dociera na raz. Kiedy strumień generuje dźwięk z wypychania powietrza ze swojej drogi, tworzy serię okręgów pojawiających się w każdym punkcie, który przechodzi., Koła sumują się i tworzą stożek dźwięku, który otacza ścieżkę samolotu.

efekt Cherenkowa w fizyce jądrowej

efekt Czerenkowa jest podobny do boomu dźwiękowego, ale występuje, gdy naładowana cząstka przechodzi przez przezroczysty materiał z prędkością większą niż prędkość światła. Naładowana cząsteczka wstrząsa cząsteczkami materiału i emitują światło, gdy się porusza. Podobnie jak w przypadku fal dźwiękowych, emitowane światło przemieszcza się na zewnątrz w okrągły wzór z prędkością światła, w wyniku czego powstaje stożkowy wzór zwany efektem Czerenkowa., Fizycy używają pojęcia promieniowania Czerenkowa w fizyce jądrowej lub fizyce cząstek elementarnych do odróżnienia szybko poruszających się cząstek od wolniejszych. Dzieje się tak dlatego, że światło Czerenkowa jest emitowane tylko przez naładowane elektrycznie cząstki poruszające się szybciej niż światło.

Dowiedz się więcej o tym, jak działa mechanika kwantowa.

co może podróżować szybciej niż światło?

Edwin Hubble połączył swoje pomiary odległości galaktyk z pomiarami prędkości amerykańskiego astronoma Vesto Sliphera, aby narysować ciekawy wykres w 1929 roku., Hubble postulował istnienie liniowej zależności między odległością galaktyk mierzoną od Ziemi a prędkością recesywną. Ta korelacja została wzięta jako wyraźny dowód rozszerzającego się wszechświata i Wielkiego Wybuchu.

jednak ekspansja wszechświata znacznie się zmieniła w czasie. Od szybko rozwijającego się wszechświata około 14 miliardów lat temu do ery ciemnej energii około 5 miliardów lat i przyspieszenia ekspansji teraz, zmiany były dramatyczne. Wiemy, że Pluton nie oddala się od nas z prędkością światła, ani Droga Mleczna ani Galaktyka Andromedy., Zgodnie z hipotezą Hubble ' a prędkość recesyjna wynosi 70 kilometrów na sekundę na mega parsekę. Tak więc galaktyka oddalona o mega parsekę będzie oddalać się od Drogi Mlecznej z prędkością 70 kilometrów na sekundę, podczas gdy galaktyka oddalona o 2 mega parseki będzie oddalać się z prędkością 140 kilometrów na sekundę. Im dalej się oddalimy, tym szybciej poruszają się obiekty. Stąd powszechna teoria, że wszechświat rozszerza się z prędkością światła, jest oczywiście błędna i błędna.,

teraz Załóżmy, że wszechświat rzeczywiście rozszerza się z prędkością światła i oblicza się, że obiekty oddalone o 14 miliardów lat świetlnych podróżowały z prędkością światła, ale obiekty oddalone o 28 miliardów lat świetlnych podróżują z dwukrotnie większą prędkością. Tak więc cały argument „rozszerzania się szybciej niż prędkość światła” jest dość papkowaty. Jednak argument, że prędkość światła jest prędkością ostateczną, mieści się w teorii szczególnej teorii względności.,

zatem na pytanie, czy dwie galaktyki oddalone o 14 miliardów lat świetlnych oddalają się od siebie z prędkością światła, nie można odpowiedzieć obiektywnie. Odległość między tymi galaktykami rośnie z prędkością światła, ale w stosunku do ich małego lokalnego fragmentu przestrzeni, nawet się nie poruszają. Stąd byłoby bardziej dokładne stwierdzenie, że choć obiekty nie mogą poruszać się w przestrzeni szybciej niż światło, ale sama przestrzeń może poruszać się szybciej niż światło., Superluminalna ekspansja odległego wszechświata jest naprawdę zdumiewająca, ale to, czego możemy nigdy nie poznać, to odpowiedź na proste pytanie, jak duży jest naprawdę wszechświat?

najczęstsze pytania czy przedmioty mogą podróżować szybciej niż światło?