Είναι μικρότερη η ταχύτητα του φωτός στο κενό; Physicist suggests speed of light might be slower than thought

This image shows the remnant of Supernova 1987A seen in light of very different wavelengths. ALMA data (in red) shows newly formed dust in the centre of the remnant. Hubble (in green) and Chandra (in blue) data show the expanding shock wave. Physicist James Franson of the University of Maryland has captured the attention of the physics community by posting an article to the peer-reviewed New Journal of Physics in which he claims to have found evidence that suggests the speed of light as described by the theory of general relativity, is actually slower than has been thought. Credit: ALMA/NASA

Ο φυσικός James Franson του Πανεπιστημίου του Maryland έχει προκαλέσει την προσοχή της επιστημονικής κοινότητας δημοσιεύοντας στο περιοδικό (με κριτές) New Journal of Physics, ένα άρθρο με τίτλο «Apparent correction to the speed of light in a gravitational potential», στο οποίο υποστηρίζει πως η ταχύτητα του φωτός στο κενό μπορεί να γίνει μικρότερη σε σχέση με την αποδεκτή τιμή (299 792 458 m/s), λόγω των διορθώσεων που προκύπτουν εξαιτίας της πόλωσης του κενού – ένα φαινόμενο που προβλέπει η κβαντική ηλεκτροδυναμική – και του βαρυτικού δυναμικού.

Είναι γεγονός ότι οποιαδήποτε δημοσίευση αμφισβητεί την σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός στο κενό, ένα από τα θεμελιώδη αξιώματα της θεωρίας της σχετικότητας του Einstein, προκαλεί μια ενστικτώδη δυσπιστία στους περισσότερους φυσικούς.

Οι εγκαταστάσεις του πειράματος OPERA. Κάτω δεξιά ο Albert Einstein με το βιολί του.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η πρώτη μορφή του άρθρου εμφανίστηκε το Νοέμβριο του 2012, ΕΔΩ: http://arxiv.org/abs/1111.6986 ,το Νοέμβριο του 2011, όταν κυριαρχούσε η συζήτηση σχετικά με την ανακοίνωση των αποτελεσμάτων του πειράματος OPERA. Οι μετρήσεις του πειράματος OPERA – οι οποίες στη συνέχεια αποδείχθηκαν λανθασμένες – έδειχναν ότι τα νετρίνα κινούνται με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός.

Στο άρθρο του Franson υποστηρίζει ότι η ταχύτητα του φωτός στο κενό μπορεί να γίνει λίγο μικρότερη από την μέχρι σήμερα αποδεκτή τιμή. Θεωρεί ότι το φως επιβραδύνεται λόγω του φαινομένου της πόλωσης του κενού, σύμφωνα με το οποίο είναι πιθανόν τα φωτόνια να μετατραπούν σε ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου για ένα ελάχιστο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια να επανασυνδεθούν πάλι σε ένα φωτόνιο.

Κατά τη διάρκεια του φαινομένου δημιουργίας των εν δυνάμει σωματιδίων σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Franson υπεισέρχονται βαρυτικές επιδράσεις στα σωματίδια αυτά με τελικό αποτέλεσμα μια μικρή επιβράδυνση του φωτός.

Αν οι διασπάσεις – επανασυνδέσεις συμβούν πολλές φορές κατά τη διάρκεια μιας μεγάλης διαδρομής του φωτός, τότε η επιβράδυνση αυτή θα μπορούσε να είναι μετρήσιμη. Και σύμφωνα με τον Franson μια τέτοιου είδους επιβράδυνση έχει ήδη μετρηθεί, πριν από 28 χρόνια!

Μια σειρά διαδοχικών εικόνων του σουπερνόβα SN1987A, από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, στο χρονικό διάστημα 15 ετών από το 1994 έως το 2009. Οι προκλητικοί ισχυρισμοί σχετικά με την ταχύτητα του φωτός βασίζονται στα δεδομένα που καταγράφηκαν τον Φεβρουάριο του 1987, όταν έγινε αντιληπτή η έκρηξη του SN1987A.

Τον Φεβρουάριο του 1987 οι αστρονόμοι παρατήρησαν στα τηλεσκόπιά τους το φως από την η έκρηξη του σουπερνόβα SN 1987A. Όμως νωρίτερα – λίγες ώρες πριν την άφιξη των πρώτων φωτονίων – οι επίγειοι ανιχνευτές νετρίνων είχαν εντοπίσει για πρώτη φορά ροή νετρίνων που παρήχθησαν από την έκρηξη ενός σουπερνόβα, όπως προβλέπει η θεωρία.

Αυτή την χρονική διαφορά μεταξύ των αφίξεων φωτονίων και νετρίνων που δημιουργήθηκαν από την έκρηξη του σουπερνόβα SN 1987A, εξηγεί η εργασία του Franson, παίρνοντας υπόψη την επιβράδυνση εξαιτίας του φαινομένου της πόλωσης του κενού καθώς το φως διανύει μια απόσταση 168 000 έτη φωτός – την απόσταση του SN 1987A από τη Γη.

Εννοείται βέβαια πως δεν αρκεί μόνο αυτή η σύμπτωση, για να γίνει αποδεκτό κάτι που θα ανάγκαζε τους αστροφυσικούς να ξεκινήσουν από το μηδέν…

More information: Apparent correction to the speed of light in a gravitational potential, J D Franson 2014 New J. Phys. 16 065008 DOI: 10.1088/1367-2630/16/6/065008. http://iopscience.iop.org/1367-2630/16/6/065008/