A fizika egyik legismertebb alaptétele szerint a fény sebessége 299 792 kilométer másodpercenként, és ennél semmi sem haladhat gyorsabban – legalábbis ami információt vagy energiát hordoz. Egy friss kutatás szerint azonban létezik egy különös kivétel: a fényen belüli „sötét pontok” mozgása rövid időre meghaladhatja ezt a sebességet.
A jelenséget az úgynevezett optikai örvényekhez kötik. Ezek a fény hullámtermészetéből adódó struktúrák, amelyekben a hullám csavarodása miatt apró, teljesen sötét pontok alakulnak ki – olyan helyek, ahol a fény intenzitása nullára csökken. Ezeket a pontokat a kutatók gyakran „lyukakként” írják le.
Miért nem sérti ez a relativitáselméletet?
Elsőre úgy tűnhet, hogy ez ellentmond Albert Einstein relativitáselméletének. A kulcs azonban az, hogy ezek a „sötét pontok” nem hordoznak tömeget, energiát vagy információt. Mozgásuk nem valódi, fizikai haladás a térben, hanem a fény hullámszerkezetének folyamatos átrendeződéséből fakad. Így bár sebességük matematikailag meghaladhatja a csaknem 300 ezer kilométert másodpercenként, nem sértik az ismert fizikai törvényeket, derül ki a Science Alert beszámolójából.
Hogyan sikerült mindezt megfigyelni?
A jelenség bizonyítása rendkívül nehéz volt, mivel elképesztően rövid időskálán zajlik. A kutatók egy különleges, nagy felbontású elektronmikroszkópot alkalmaztak, amely képes volt a történések megfigyelésére mindössze néhány kvadrilliomod másodperc alatt.
A kísérlet során egy speciális anyagot, hexagonális bór-nitridet használtak. Ebben az anyagban a fény úgynevezett polaritonokká alakul – ezek a fény és az anyag rezgéseinek keverékei, amelyek jóval lassabban haladnak, mint a vákuumbeli sebessége. Ez a lassulás tette lehetővé, hogy az optikai örvények mozgását részletesen nyomon kövessék.
Ez is érdekelhet: az Artemis II-küldetés már az első napon meglepő hibába ütközött. Illetve, találtak valamit a Mars felszíne alatt, amitől a vörös bolygó egyre gyorsabban forog.
A sötétség „megelőzi” a fényt
A kutatók megfigyelték, hogy amikor két ellentétes „töltésű” örvény közel kerül egymáshoz, mozgásuk drámai módon felgyorsul. Közvetlenül az ütközésük és megszűnésük előtt sebességük rövid időre meghaladja a fény sebességét. Ez a jelenség hasonló ahhoz, amikor egy folyóban kialakuló örvény gyorsabban mozoghat, mint maga az áramló víz.
A kutatóknak nemcsak egy régóta ismert elméletet sikerült igazolniuk, hanem új technológiai lehetőségeket is megnyitott, ugyanis az alkalmazott mérési módszer segítségével a tudósok olyan rendkívül gyors és apró folyamatokat is képesek lehetnek megfigyelni, amelyek eddig rejtve maradtak a tudomány szeme elől.
A fizikában célszerű pontosan fogalmazni. Eddig is ismertünk olyan mozgást, ahol a sebesség nagyobb, mint a fényfsebesség: Cserenkov-sugárzásnak hívjuk és a jelenség érdekessége, hogy a vízben ilyenkor a töltött részecskék sebessége nagyobb, mint ugyanabban a vízben a fény sebessége.
Pontosan csak azok képesek fogalmazni, akik tudják, miről beszélnek.
Cikkmásolgatók jellemzően nem ebbe a csoportba tartoznak.
Igen, pontosan kell fogalmazni. A tömeggel rendelkező…