Ce e mai rapid decât viteza luminii: câteva excepții de la regula lui Einstein
Când Albert Einstein a prezis pentru prima dată că lumina călătorește cu aceeași viteză peste tot în Universul, el a marcat în mod esențial o limită de viteză: 299.792 kilometri pe secundă. Suficient de repede încât să înconjoare Pământul de opt ori într-o secundă.
Asta nu este întreaga poveste. De fapt, este doar începutul. Înainte de Einstein, masa – atomii care compun tot ceea ce vedem – și energia erau tratate ca entități separate. În 1905, fizicianul a schimbat modul în care privim Universul. Astfel, teoria relativității leagă masa și energia într-o ecuație simplă: E=mc2
Această ecuație spune că nimic nu este mai rapid ca lumina. Cel mai apropiat experiment făcut de omenire, care aproape a atins viteza luminii, se află în interiorul acceleratoarelor puternice de particule, ca Large Hadron Collider din Geneva și Tevatron.
Aceste mașini colosale accelerează particulele subatomice la viteza luminii de peste 99,99%, dar, după cum explică David Gross, laureatul Nobel pentru Fizică, aceste particule nu vor atinge niciodată limita de viteză cosmică.
De la Einstein, fizicienii au descoperit că anumite entități pot ajunge la viteze superluminice și, totuși, continuă să respecte regulile cosmice stabilite de relativitatea specială.
Radiația Cherenkov: „boom-ul luminal”
Atunci când obiectele călătoresc mai repede decât viteza sunetului, ele generează un boom sonic. Deci, teoretic, dacă ceva călătorește mai repede decât viteza luminii, ar trebui să producă ceva de genul „boom-ului luminal”.
De fapt, acest boom de lumină se întâmplă zilnic în spații din întreaga lume. Se numește radiația Cherenkov și se manifestă ca o strălucire albastră în interiorul reactoarelor nucleare.
Radiația Cherenkov se produce, deoarece miezul reactorului de testare este scufundat în apă pentru al menține rece. În apă, lumina călătorește cu 75% din viteza pe care o are în vidul spațiului exterior, dar electronii creați de reacția din interiorul miezului călătoresc prin apă mai repede decât lumina.
Particulele, ca acești electroni, care depășesc viteza luminii în apă sau alt mediu, cum ar fi sticla, creează un val de șoc similar valului de șoc dintr-un boom sonic. În timp ce aceste particule se deplasează mai repede decât lumina în apă, nu distrug limita de viteză cosmică de 299.792 kilometri pe secundă.
Paradoxul EPR: comunicarea dintre doi atomi
Dacă ai doi electroni apropiați, ei pot vibra în mod unison, conform teoriei cuantice. Dacă separi acești electroni – astfel încât să fie la sute sau chiar mii de ani lumină – ei vor păstra această punte de comunicare deschisă.
Dacă miști un electron, celălalt electron simte această vibrație, mai repede decât viteza luminii. Einstein a crezut că acest lucru a respins teoria cuantică, deoarece nimic nu este mai rapid ca viteza luminii.
În 1935, Einstein, Boris Podolsky și Nathan Rosen au încercat să respingă teoria cuantică cu un experiment. Astfel a apărut Paradoxul EPR (Einstein- Podolsky- Rosen) care descrie această comunicare instantanee.