Viteza luminii a fost depășită! Cum a fost atinsă performanța?

Cei mai mulți dintre noi învățăm de mici legea care limitează cât de repede poate călători informația în vid: cu viteza luminii, care atinge 300.000 de kilometri pe secundă. Însă acum viteza luminii a fost depășită.

Deși este puțin probabil ca fotonii să depășească vreodată această limită, există caracteristici ale luminii care nu respectă aceleași reguli.

• De ce banda de scotch scoate un sunet asemănător cu scârțâitul?
• Cum ne este afectată mintea de sunetul constant al vieții moderne?

Manipularea acestor caracteristici nu ne va ajuta să călătorim către stele, dar ne-ar putea ajuta să deschidem calea către o clasă complet nouă de tehnologie laser, scrie Science Alert.

Viteza luminii a fost depășită! Cum a fost posibil?

Fizicienii din SUA au demonstrat că, în anumite condiții, viteza luminii a fost depășită de către undele formate din grupuri de fotoni.

Cercetătorii au studiat asiduu limita de viteză a impulsurilor luminoase de mult timp, accelerându-le și chiar încetinindu-le până aproape de oprire, folosind diferite materiale precum gaze atomice reci, cristale de refracție și fibre optice.

Dar în mod impresionant, anul trecut, cercetătorii de la Lawrence Livermore National Laboratory din California și de la University of Rochester, din New York, au reușit să depășească viteza luminii în interiorul unor roiuri fierbinți de particule încărcate, reglând fin viteza undelor luminoase din plasmă între aproximativ o zecime din viteza luminii și până la cu 30% peste această viteză.

Acest lucru este atât mai mult, cât și mai puțin, impresionant decât pare.

Descoperirea nu se referă la ce ne-am imagina în mod normal

Spre dezamăgirea celor care speră că această descoperire ne va duce până la Proxima Centauri și înapoi la timp pentru ceai, această călătorie superluminică se încadrează perfect în legile fizicii.

Viteza unui foton este limitată de țesătura câmpurilor electrice și magnetice denumite electromagnetism. Acest lucru nu poate fi combătut, dar pulsurile de fotoni în frecvențe înguste se împletesc, de asemenea, în moduri care creează unde regulate.

Creșterea și scăderea ritmică a unor grupuri întregi de unde luminoase se mișcă prin obiecte la o rată numită viteză de grup; acest „val de unde” este cel care poate fi ajustat pentru a încetini sau accelera, în funcție de condițiile electromagnetice ale mediului înconjurător.

Prin îndepărtarea electronilor dintr-un curent de ioni de hidrogen și heliu cu ajutorul unui laser, cercetătorii au reușit să modifice viteza grupului de impulsuri de lumină trimise prin ei de o a doua sursă de lumină, încetinindu-le sau accelerându-le prin ajustarea raportului de gaz și forțând caracteristicile pulsului să-și schimbe forma.

Viteza luminii a fost depășită cu ajutorul plasmei

Viteza luminii a fost depășită datorită refracției din câmpurile plasmei și luminii polarizate de la laserul primar folosit pentru a le îndepărta. Undele luminoase individuale continuau să se deplaseze în ritmul lor obișnuit, chiar dacă dansul lor colectiv părea să se accelereze.

Din punct de vedere teoretic, experimentul ajută la concretizarea fizicii plasmelor și aduce noi constrângeri pentru acuratețea modelelor actuale.

Practic, aceasta este o veste bună pentru tehnologiile avansate care vor putea acum să devină realitate.

Laserele ar fi marii câștigători, în special cele extrem de puternice. Laserele vechi se bazează pe materiale optice în stare solidă, care tind să se deterioreze pe măsură ce crește energia. Folosirea fluxurilor de plasmă pentru a amplifica sau modifica caracteristicile luminii ar rezolva această problemă, dar pentru a profita la maximum de acestea trebuie să le modelăm caracteristicile electromagnetice.

Viitorul, adus mai aproape

Nu este o coincidență că Lawrence Livermore National Laboratory este dornic să înțeleagă natura optică a plasmei, găzduind unele dintre cele mai impresionante tehnologii laser din lume.

Laserele din ce în ce mai puternice sunt exact ceea ce avem nevoie pentru o mulțime de aplicații, de la dezvoltarea acceleratoarelor de particule până la îmbunătățirea tehnologiei de fuziune curată.

S-ar putea să nu ne ajute să ne mișcăm mai repede prin spațiu, dar tocmai aceste descoperiri ne vor aduce mai repede în genul de viitor la care visăm cu toții.

Această cercetare a fost publicată în Physical Review Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Codul Penal al Spațiului Cosmic. Ce este legal și ce nu poți face în afara Terrei?

Câte Luni ar încăpea pe cer? Răspunsul te-ar putea surprinde

Oxigenul produs cu ajutorul plasmei i-ar putea menține în viață pe exploratorii de pe Marte

Iată materialul care contracarează contaminarea cu mercur!