Snelheid Van Licht Kan Niet Constant Zijn, Zeggen Fysici

{h1}

De snelheid van het licht is misschien niet constant, een mogelijkheid die brede implicaties zou kunnen hebben voor velden van kosmologie en zelfs astronomie, zeggen natuurkundigen.

De snelheid van het licht is constant, zo zeggen schoolboeken. Maar sommige wetenschappers onderzoeken de mogelijkheid dat deze kosmische snelheidslimiet verandert, een gevolg van de aard van het vacuüm van de ruimte.

De definitie van de snelheid van het licht heeft enkele bredere implicaties voor gebieden zoals kosmologie en astronomie, die uitgaan van een stabiele snelheid voor licht in de tijd. De snelheid van het licht komt bijvoorbeeld naar voren bij het meten van de constante constante (alpha) van de structuur, die de sterkte van de elektromagnetische kracht bepaalt. En een variërende lichtsnelheid zou de sterkte van moleculaire bindingen en de dichtheid van nucleaire materie zelf veranderen.

Een niet-constante lichtsnelheid kan betekenen dat schattingen van de grootte van het universum mogelijk uit zijn. (Helaas betekent dit niet noodzakelijk dat we sneller dan het licht kunnen reizen, omdat de effecten van natuurkundige theorieën zoals relativiteit een gevolg van de snelheid van het licht). [10 Implicaties van sneller-dan-licht reizen]

Twee artikelen, gepubliceerd in de European Physics Journal D in maart, proberen de snelheid van het licht te ontlenen aan de kwantumeigenschappen van de ruimte zelf. Beide stellen ietwat verschillende mechanismen voor, maar het idee is dat de snelheid van het licht kan veranderen als men aannames over hoe elementaire deeltjes omgaan met straling verandert. Beiden behandelen de ruimte als iets dat niet leeg is, maar een grote soep van virtuele deeltjes die een fractie van een seconde in en uit knipperen.

Kosmisch vacuüm en lichte snelheid

De eerste, door hoofdauteur Marcel Urban van de Université du Paris-Sud, kijkt naar het kosmische vacuüm, dat vaak als lege ruimte wordt verondersteld. De wetten van de kwantumfysica, die subatomaire deeltjes besturen en alle dingen die heel klein zijn, zeggen dat het vacuüm van de ruimte eigenlijk vol zit met fundamentele deeltjes zoals quarks, 'virtuele' deeltjes genoemd. Deze materiedeeltjes, die altijd gepaard gaan met hun gepaste antideeltje-tegenhanger, komen tot leven en botsen bijna onmiddellijk. Wanneer materie en antimaterie deeltjes elkaar raken, vernietigen ze elkaar.

Fotonen van licht, terwijl ze door de ruimte vliegen, worden gevangen en opnieuw uitgestraald door deze virtuele deeltjes. Urban en zijn collega's stellen voor dat de energieën van deze deeltjes - met name de hoeveelheid lading die ze transporteren - de snelheid van het licht beïnvloeden. Aangezien de hoeveelheid energie die een deeltje zal hebben op het moment dat een foton het raakt, in essentie willekeurig zal zijn, zou het effect op hoe snel fotonen bewegen ook moeten variëren.

Als zodanig moet de hoeveelheid tijd die het licht nodig heeft om een ​​bepaalde afstand te overschrijden, variëren als de vierkantswortel van die afstand, hoewel het effect erg klein zou zijn - in de orde van 0,05 femtoseconden voor elke vierkante meter vacuüm. Een femtoseconde is een miljoenste van een miljardste van een seconde. (De lichtsnelheid is de afgelopen eeuw tot hoge precisie gemeten, in de orde van grootte per miljard, dus het is vrij duidelijk dat het effect klein moet zijn.)

Om deze kleine fluctuatie te vinden, zeggen de onderzoekers, zou men kunnen meten hoe licht zich over grote afstanden verspreidt. Sommige astronomische verschijnselen, zoals gamma-bursts, produceren pulsen van straling van ver genoeg weg om de fluctuaties te detecteren. De auteurs stellen ook voor om lasers te gebruiken die worden teruggekaatst tussen spiegels die ongeveer 100 meter van elkaar zijn geplaatst, waarbij een lichtstraal meerdere keren tussen de spiegels stuitert om die kleine veranderingen te zoeken.

Deeltjessoort en lichtsnelheid

Het tweede document stelt een ander mechanisme voor maar komt tot dezelfde conclusie dat de lichtsnelheid verandert. In dat geval zeggen Gerd Leuchs en Luis Sánchez-Soto, van het Max Planck Instituut voor de Natuurkunde van het Licht in Erlangen, dat het aantal soorten elementair deeltje dat in het universum bestaat, mogelijk de snelheid van het licht wat maakt het is.

Leuchs en Sanchez-Soto zeggen dat er, door hun berekeningen, in de orde van 100 "species" van deeltje moet zijn die lasten hebben. De huidige wet die de deeltjesfysica regelt, het standaardmodel, identificeert negen: het elektron, muon, tauon, de zes soorten quarks, fotonen en het W-boson. [Wacky Physics: de coolste kleine deeltjes in de natuur]

De ladingen van al deze deeltjes zijn belangrijk voor hun model, omdat ze allemaal ladingen hebben. Een hoeveelheid die impedantie wordt genoemd, is afhankelijk van de som van die kosten. De impedantie hangt op zijn beurt af van de permittiviteit van het vacuüm, of in hoeverre het elektrische velden weerstaat, evenals de permeabiliteit ervan, of hoe goed het magnetische velden ondersteunt. Lichtgolven bestaan ​​uit zowel een elektrische als een magnetische golf, dus het wijzigen van die grootheden (diëlektrische constante en permeabiliteit) zal de gemeten lichtsnelheid veranderen.

"We hebben de diëlektrische constante en permeabiliteit van het vacuüm berekend als veroorzaakt door die kortstondige virtuele onstabiele elementaire deeltjes", schreef Soto-Sanchez in een e-mail aan WordsSideKick.com. "Uit zo'n eenvoudig model blijkt echter dat die constanten in essentie gelijke bijdragen bevatten van de verschillende soorten elektrisch geladen deeltjes-antideeltje-paren: beide, degenen die bekend zijn en die tot nu toe onbekend voor ons zijn."

Beide artikelen zeggen dat licht interageert met virtuele deeltje-antideeltje-paren. In het model van Leuchs en Sanchez-Soto hangt de impedantie van het vacuüm (dat de snelheid van het licht zou versnellen of vertragen) af van de dichtheid van de deeltjes.De impedantie heeft betrekking op de verhouding van elektrische velden tot magnetische velden in licht; elke lichtgolf bestaat uit beide soorten velden, en de gemeten waarde ervan, samen met de permittiviteit van de ruimte voor magnetische velden, bepaalt de snelheid van het licht.

Sommige wetenschappers zijn echter een beetje sceptisch. Jay Wacker, een deeltjesfysicus bij het SLAC National Accelerator Laboratory, zei dat hij niet zeker was over de gebruikte wiskundige technieken en dat in beide gevallen de wetenschappers de wiskundige hulpmiddelen niet op de manier toepasten die de meesten zouden toepassen. "De juiste manier om dit te doen is met de Feynman-diagrammen," zei Wacker. "Het is een zeer interessante vraag [de snelheid van het licht]", voegde hij eraan toe, maar de methoden die in deze artikelen worden gebruikt, zijn waarschijnlijk niet voldoende om het te onderzoeken.

Het andere probleem is dat als er echt veel andere deeltjes zijn dan die in het standaardmodel, deze theorie een serieuze herziening behoeft. Maar tot nu toe zijn de voorspellingen ervan bevestigd, met name met de ontdekking van het Higgs-deeltje. Dit betekent niet dat er geen deeltjes meer te vinden zijn - maar als ze daar zijn, zijn ze boven de energieën die momenteel haalbaar zijn met deeltjesversnellers, en daarom behoorlijk zwaar, en het is mogelijk dat hun effecten elders zouden zijn opgekomen.

Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Origineel artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: What Is Light?.




Onderzoek


Meisje Vangt Het Vuur In Het Ziekenhuis
Meisje Vangt Het Vuur In Het Ziekenhuis

Elastic Man: Man Stelt Stretchiest Skin Record In
Elastic Man: Man Stelt Stretchiest Skin Record In

Science Nieuws


Gebruiken Mensen Echt Radiatoren Om Stiltes Te Maken?
Gebruiken Mensen Echt Radiatoren Om Stiltes Te Maken?

Hoe Weet U Dat De Immunisaties Van Uw Kinderen Up-To-Date Zijn?
Hoe Weet U Dat De Immunisaties Van Uw Kinderen Up-To-Date Zijn?

Zwaartekracht Op Kleine Schalen Blijft Een Mysterie
Zwaartekracht Op Kleine Schalen Blijft Een Mysterie

Wat Is Ramadan?
Wat Is Ramadan?

Gevallen Van 'Elephantiasis' Getraceerd Tot Onverwachte Oorzaak
Gevallen Van 'Elephantiasis' Getraceerd Tot Onverwachte Oorzaak


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com