نجوم وفضا

کتاب‌های درسی همواره مدعی بوده‌اند که سرعت نور ثابت است، اما تعدادی از دانشمندان در حال بررسی این امکان هستند که این محدوده سرعت کیهانی در نتیجه ماهیت خلا فضا، تغییر می‌کند.

 به گزارش ایسنا، تعریف سرعت نور دارای مفاهیم وسیع‌تری برای رشته‌های کیهان شناسی و ستاره‌شناسی است که یک سرعت ثابت را برای نور طی زمان فرض می‌کنند. به طور مثال، هنگام اندازه‌گیری ثابت ساختار ریز (آلفا) این سرعت نور است که قوی‌بودن نیروی الکترومغناطیسی را تعریف می‌کند و سرعت بسیار متغیر نور، استحکام‌های اتصلات مولکولی و تراکم خود ماده هسته‌ای را تغییر می‌دهد.

سرعت غیرثابت نور می‌تواند به این معنا باشد که تخمین‌های اندازه جهان ممکن است به فراموشی سپرده شوند.

دو مقاله در «ژورنال اروپایی فیزیک D» تلاش کرده‌اند سرعت نور را از ویژگی‌های کوانتومی خود فضا استخراج کنند.

هر دوی این مقالات مکانیزم‌های نسبتاً متفاوتی را پیشنهاد می‌کنند، اما ایده آن‌ها این است که سرعت نور ممکن است با تغییر فرضیه‌هایی در خصوص چگونگی تعامل ذرات ابتدایی با تشعشع، تغییر کنند.

هر دوی این مقالات با فضا به عنوان چیزی که تهی نیست، برخورد می‌کنند و آن را یک سوپ بسیار بزرگ‌ از ذرات مجازی می‌دانند که در کسر ریزی از ثانیه به هستی می‌آیند و می‌روند.

اولین مقاله به رهبری مارسل اوربان از دانشگاه جنوب پاریس نوشته شده و خلا کیهانی را که معمولا به عنوان یک فضای تهی به آن نگریسته می‌شود، بررسی می‌کند.

قوانین فیزیک کوانتوم که بر ذرات زیراتمی و تمامی چیزهای بسیار کوچک حکمرانی می‌کنند، می‌گویند که خلا فضا در واقع مملو از ذرات بنیادی مانند کوارک‌های موسوم به ذرات "مجازی" است.

این ذرات ماده که همواره با هم‌پایه ضدذره مناسب خود جفت می‌شوند، به هستی گام می‌نهند و به سرعت تصادم پیدا می‌کنند. هنگامی که ذرات ماده و ضدماده هم‌دیگر را لمس می‌کنند، یکدیگر را خنثی می‌کنند.

فوتون‌های نور زمانی که در خلال فضا حرکت می‌کنند، گیر می‌افتند و توسط این ذرات مجازی بازپخش می‌شوند.

اوربان و همکارانش بر این باورند که انرژی‌های این ذرات به ویژه میزان شارژی که حمل می کنند، بر سرعت نور تاثیر می‌گذارد.

به این دلیل که میزان انرژی که یک ذره در زمانی که یک فوتون به آن می‌خورد، اساسا تصادفی است، تاثیر بر این که فوتون‌ها با

چه سرعتی حرکت می‌کنند، نیز باید تغییر کند و بنابراین میزان زمانی که طول می‌کشد نور یک مسافت داده‌شده را طی کند، باید تغییر کند.

مقاله دوم مکانیزم متفاوتی را پیشنهاد می‌کند اما به همین نتیجه‌ می‌رسد که سرعت نور تغییر می‌کند.

در این مقاله، گردز لویخز و لوئیز سانچز-سوتو از موسسه تحقیقاتی ماکس پلانک آلمان می‌گویند که تعداد گونه‌های ذره ابتدایی که در جهان وجود دارند، ممکن است همان چیزی باشد که سرعت نور را به گونه‌ای که هست، درمی‌آورد.

مطابق محاسبات این دو دانشمند، باید 100 "گونه" ذره وجود داشته باشند که دارای شارژ هستند؛ این در حالی است که قوانین کنونی حاکم بر فیزیک ذرات (مدل استاندارد) 9 گونه را شناسایی می‌کند: الکترون، نوترون، muon، tauon، شش نوع کوارک، فوتون‌ها و دبیلو-بوزون.

شارژهای تمامی این ذرات برای مدل این محققان مهم است زیرا تمامی آن‌ها دارای شارژ هستند.

یک کمیت به نام امپدانس به مجموع این شارژها بستگی دارد. امپدانس به نوبه خود به permittivity خلا (این که به چه میزان در مقابل میادین الکتریکی مقاومت می‌کند) و همچنین نفوذپذیری مغناطیسی (permeability) آن (تا چه اندازه میادین مغناطیسی را پشتیبانی می‌کند)، بستگی دارد.

امواج نوری از هر دوی امواج الکتریکی و مغناطیسی تشکیل شده‌اند، بنابراین تغییر این دو کمیت‌ها سرعت اندازه‌گیری‌شده نور را تغییر می‌دهد.

این دانشمندان permittivity و نفوذپذیری مغناطیسی خلا را که از این ذرات ابتدایی بی‌ثبات مجازی و بی‌دوام ناشی می‌شوند، محاسبه کردند و معلوم شد که این ثابت‌ها دارای نقش‌های اساسا برابر انواع مختلف جفت‌های ذره-ضدذره هستند که به طریق الکتریکی شارژ شده‌اند. جفت‌هایی که تاکنون شناخته‌شده‌اند و ‌آن‌هایی که تاکنون نزد ما ناشناخته هستند.

هر دوی این مقالات مدعی‌اند که نور با جفت‌های ذره-ضدذره تعامل دارد و در مدل لویخز و همکارش، امپدانس خلا (که سرعت نور را افزایش و کاهش می‌دهد) به تراکم ذرات بستگی دارد.

امپدانس با نسبت میادین الکتریکی به میادین مغناطیسی در نور مرتبط است. هر موج نوری از هر دوی انواع این میادین تشکیل شده و ارزش اندازه‌گیری‌شده آن به همراه permittivity فضا برای میادین مغناطیسی بر سرعت نور حکمرانی می‌کند.

نویسندگان این مقاله همانند مقاله قبلی، در پایان ثبات سرعت نور را بر اساس داده‌هایشان، زیر سوال می‌برند.

تعدادی از دانشمندان در خصوص ماهیت تکنیک‌های ریاضی به کار رفته در این دو مقاله و در نتیجه عدم ثابت‌بودن سرعت نور تردید دارند.