A modern fizika sarokköve, hogy az univerzumban semmi sem gyorsabb, mint a fénysebesség (c). Einstein speciális relativitáselmélete azonban megengedi azokat az eseteket, ahol bizonyos befolyások vannak megjelenik hogy gyorsabban haladjon, mint a fény, az okozati összefüggések megsértése nélkül. Ezek az úgynevezett „fotonikus szórókeretek”, egy olyan fogalom, amely hasonló a hangzású gémhez, ahol a fényfoltok gyorsabban mozognak, mint c.
És Robert Nemiroff, a Michigan Technológiai Egyetem fizikai professzora (és az Astronomy the Day Picture társalkotója) egy új tanulmánya szerint ez a jelenség segíthet fény megvilágításában (no pun!) A kozmoszban, segítve a térképbe rajzolást. nagyobb hatékonysággal.
Fontolja meg a következő forgatókönyvet: ha egy lézer átölel egy távoli tárgyra - ebben az esetben a Holdra -, a lézerfény pontja áthalad az objektumon nagyobb sebességgel, mint c. Alapvetően a fotonok gyűjtését meggyorsítják a fénysebességnél, mivel a folt mind a tárgy felületén, mind mélységén áthalad.
Az így kapott „fotonikus fénysugár” villanás formájában fordul elő, amelyet a megfigyelő lát, amikor a fény sebessége a szuperluminálisról a fénysebesség alá csökken. Ezt lehetővé teszi az a tény, hogy a foltok nem tartalmaznak tömeget, ezáltal nem sértik a speciális relativitás alapvető törvényeit.
Egy másik példa rendszeresen előfordul a természetben, amikor a pulsar fényszöge áthalad az űrben terjedő por felhőin, és egy olyan gömb alakú fény- és sugárhéjat hoz létre, amely ac-nél gyorsabban terjed ki, amikor egy felületet keresztez. Ugyanez vonatkozik a gyorsan mozgó árnyékokra, ahol a sebesség sokkal gyorsabb lehet, és nem korlátozódik a fény sebességére, ha a felület szögletes.
Az amerikai csillagászati társaság ülésén, a hónap elején a washingtoni Seattle-ben, Nemiroff megosztotta, hogyan lehetne ezeket a hatásokat felhasználni az univerzum tanulmányozására.
"A fotonikus fellendülés körülöttünk gyakran fordul elő" - mondta Nemiroff a sajtóközleményben -, de ezek mindig túl rövidek, hogy észrevegyék őket. A kozmoszban elég hosszú ideig tartnak ahhoz, hogy észrevegyék - de senki sem gondolta, hogy rájuk keres!
Azt állítja, hogy a szuperluminális söpörések felhasználhatók információk feltárására a csillagtest háromdimenziós geometriájáról és távolságáról, például a közeli bolygókról, az áthaladó aszteroidákról és a pulzátorok által megvilágított távoli tárgyakról. A legfontosabb az, hogy megtaláljuk azokat a módszereket, amelyekkel előállíthatjuk őket, vagy pontosan megfigyelhetjük őket.
Nemiroff tanulmánya céljából két példahelyzetet vett figyelembe. Az elsőben a sugár egy szóródó gömb alakú tárgyon - azaz a Holdon áthaladó fényfoltokon és a pulsar társakon - áthaladt. A második esetben a sugár egy „szétszóródó sík falon vagy egyenes izzószálon” áthalad - ebben az esetben a Hubble változó ködén.
Az előbbi esetben az aszteroidákat részletesen meg lehet határozni egy lézersugár és egy nagysebességű kamerával felszerelt távcső segítségével. A lézer másodpercenként több ezer alkalommal söpörhették a felületet, és felvehették a villanásokat. Ez utóbbiban árnyékok figyelhetők meg a fényes R Monocerotis csillag és a por tükrözője között olyan nagy sebességgel, hogy napokon vagy heteken látható fotonikus szórókeretet hoznak létre.
Ez a fajta képalkotó technika alapvetően különbözik a közvetlen megfigyelésektől (amelyek objektív fényképezésre támaszkodnak), a radarról és a hagyományos lidar-tól. Ez különbözik a Cherenkov sugárzástól is - az elektromágneses sugárzás, amelyet akkor bocsátanak ki, amikor a töltött részecskék egy közegen haladnak át az adott közegben lévő fénysebességnél nagyobb sebességgel. Példa erre a kék fény, amelyet egy víz alatti atomreaktor bocsát ki.
A többi megközelítéssel kombinálva lehetővé teheti a tudósok számára, hogy teljesebb képet kapjanak a Naprendszerünk tárgyairól és még távoli kozmológiai testekről is.
Nemiroff tanulmánya elfogadásra kerül az Ausztráliai Csillagászati Társaság kiadványaiban, előzetes verziója elérhető az arXiv Astrophysics-nál
További irodalom:
A Michigan Tech sajtóközleménye
Robert Nemiroff / Michigan Tech
