شهد الفيزيائيون للتو وخزات من الظلام تتحرك بسرعة أكبر من سرعة الضوء – دون خرق قوانين النسبية

لأول مرة، اكتشف الباحثون فراغات فارغة تتحرك بشكل أسرع من سرعة الضوء – وقد تجاوزوا الحد الأقصى للسرعة الكونية دون خرق قوانين النسبية.

أظهرت دراسة حديثة تسارع الفراغات. استخدم الباحثون التطورات الحديثة في المجهر الإلكتروني فائق السرعة لقياس الفراغات في موجات فونون-بولاريتون التي تتجول داخل شريحة رقيقة من نيتريد البورون. الفونون بولاريتون هي أشباه جسيمات تتكون من فوتونات (ضوء مكمّم) مقترنة باهتزازات صغيرة، وتتصرف مثل الموجات الضوئية والصوتية مجتمعة.

غالبًا ما يتم تصور الأمواج على أنها تمايل واحد، ولكن في العديد من التطبيقات، فإن تخيلها كبحيرة يمكن أن يعطي فكرة أفضل عما يحدث. تمتلئ البحيرات بالأمواج والتموجات التي تتداخل مع بعضها البعض. إذا تفاعلت الموجات عندما تكون في أقصى ارتفاع لها، فإنها تتحد لتكوين موجة أعلى. لكن إذا قاموا بالاتصال عندما يكونون في أدنى مستوياتهم، فإنهم يخلقون قيعانًا أعمق مما قد يحدثون لوحدهم.

في بعض الأحيان، تلغي الموجات بعضها البعض، مما يخلق نقاطًا ينخفض ​​فيها حجم الموجات إلى الصفر. في البحيرة، قد يؤدي ذلك إلى إنشاء دوامة مؤقتة (دوامة) تتحرك حول تلك النقطة الفارغة، وتسمى أيضًا التفرد. تم العثور على هذه التفردات في جميع أنحاء الطبيعة و الرياضيات ومنذ السبعينيات، تم وضع نظرية للتحرك بسرعة أكبر من سرعة الضوء في بعض الحالات، وفقًا لأحد الأبحاث. البيان الأخير من معهد التخنيون-إسرائيل للتكنولوجيا.

اشتعلت فيه النيران بعد الحد

نظرية أينشتاين الخاصة النسبية ينص على أن سرعة الضوء في الفراغ — 299,792,458 مترًا في الثانية، أو حوالي 186000 ميل في الثانية — هي أسرع سرعة يمكن أن تنتقل بها معلومات والمادة والطاقة عبر الفضاء. إذًا كيف تتحرك المتفردات بشكل أسرع من سرعة الضوء؟ ولأن المتفردات عبارة عن نقاط فارغة من العدم، فهي لا تحتوي على معلومات ولا مادة ولا طاقة. إنها فراغات صغيرة، لذا لا يتعين عليها الانصياع للحد الأقصى للسرعة الكونية.

هذه الفراغات لا تتجاوز سرعة الضوء فحسب، بل إنها تتوهج بعد ذلك. عندما يتقابل متفردان، يمكنهما في بعض الأحيان أن يتسارعا بشكل كبير تجاه بعضهما البعض حتى تقترب سرعتهما من اللانهاية قبل أن يلغي كل منهما الآخر. ومع ذلك، كلما تحركوا بشكل أسرع، أصبح من الصعب مراقبتهم. الدراسة الأخيرة نشرت في 25 مارس في المجلة طبيعة، يظهر أن الباحثين يفعلون ذلك بالضبط.

“يكشف اكتشافنا عن قوانين الطبيعة العالمية التي تتقاسمها جميع أنواع الموجات، من الموجات الصوتية وتدفقات السوائل إلى الأنظمة المعقدة مثل الموصلات الفائقة“،” ايدو كامينروقال أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في معهد التخنيون الإسرائيلي للتكنولوجيا وعضو فريق البحث في البيان.

تنطبق نتائج الدراسة على أكثر من مجرد دوامات صغيرة؛ تعمل النقاط الفارغة كالجسيمات بما يكفي ليتمكن العلماء من دراستها لفهم تفاعلات الجسيمات بشكل أفضل. للقيام بذلك، يحتاج الباحثون إلى معرفة أين تنهار المقارنة. تظهر الدراسة الجديدة أن حاجة الفراغات للسرعة هي النقطة التي تتوقف فيها المتفردات عن التصرف مثل الجسيمات، لأن الجسيمات تخضع لحد السرعة الكونية الذي تتجاهله الفراغات.

بالإضافة إلى ذلك، فإن التقنيات الجديدة التي استخدمها الفريق لمراقبة الأشياء الصغيرة جدًا والسريعة جدًا يمكن أن تضيء بعض الجيوب غير المستكشفة سابقًا في العديد من التخصصات العلمية.

وأضاف كامينر: “نعتقد أن تقنيات الفحص المجهري المبتكرة هذه ستمكن من دراسة العمليات الخفية في الفيزياء والكيمياء والأحياء، وتكشف لأول مرة كيف تتصرف الطبيعة في لحظاتها الأسرع والأكثر مراوغة”.