Studiul arată cum ar arăta universul dacă ai rupe viteza luminii și este ciudat: ScienceAlert

Nimic nu poate merge mai repede decât lumina. Este o regulă a fizicii țesute în însăși țesutul teoriei speciale a relativității a lui Einstein. Cu cât ceva merge mai repede, cu atât se apropie mai mult de perspectiva de a îngheța timpul până la oprire.

Mergeți și mai repede și întâmpinați probleme cu inversarea timpului, jucându-vă cu noțiunile de cauzalitate.

Dar cercetătorii de la Universitatea din Varșovia din Polonia și de la Universitatea Națională din Singapore au depășit acum granițele relativității pentru a crea un sistem care să nu contravină fizicii existente și poate chiar să deschidă calea către noi teorii.

Ceea ce au propus ei este o „prelungire a relativitateacare combină trei dimensiuni temporale cu o dimensiune spațială („1+3 spațiu-timp”), spre deosebire de cele trei dimensiuni spațiale și o dimensiune temporală cu care suntem cu toții obișnuiți.

În loc să creeze inconsecvențe logice majore, acest nou studiu adaugă mai multe dovezi pentru a susține ideea că obiectele ar putea fi capabile să călătorească mai repede decât lumina fără a încălca complet legile noastre fizice actuale.

„Nu există niciun motiv fundamental pentru care observatorii care se mișcă în raport cu sistemele fizice descrise cu viteze mai mari decât viteza luminii nu ar trebui să fie supuși acestora”. spune fizicianul Andrzej Dragande la Universitatea din Varşovia din Polonia.

Acest nou studiu se bazează pe munca anterioară de unii dintre aceiași cercetători care presupun că perspectivele superluminale ar putea ajuta la conectarea mecanicii cuantice la teoria lui Einstein teoria specială a relativității – două ramuri ale fizicii care în prezent nu pot fi reconciliate într-o singură teorie generală care descrie gravitația în același mod în care explicăm alte forțe.

Particulele nu mai pot fi modelate ca obiecte punctuale în acest cadru, așa cum am putea face în perspectiva mai banală 3D (plus timp) a Universului.

În schimb, pentru a înțelege ceea ce ar putea vedea observatorii și cum se comportă o particulă superluminală, ar trebui să ne uităm la tipurile de teorii de câmp care stau la baza fizicii cuantice.

Pe baza acestui nou model, obiectele superluminale ar arăta ca o particulă care se extinde ca o bula în spațiu – la fel ca o undă printr-un câmp. Obiectul de mare viteză, pe de altă parte, ar „experimenta” mai multe întârzieri diferite.

Chiar și așa, viteza luminii în vid ar rămâne constantă chiar și pentru observatorii care merg mai repede decât ea, ceea ce păstrează unul dintre principiile fundamentale ale lui Einstein – un principiu la care anterior gândit doar în legătură cu observatorii care merg mai încet decât viteza luminii (ca toate ne).

„Această nouă definiție păstrează postulatul lui Einstein privind constanța vitezei luminii în vid chiar și pentru observatorii superluminali”. spune Dragan.

„Prin urmare, relativitatea noastră specială extinsă nu pare a fi o idee deosebit de ciudată”.

Cu toate acestea, cercetătorii recunosc că trecerea la un model spațiu-timp 1+3 ridică noi întrebări, chiar dacă răspunde altora. Ei sugerează că este nevoie să se extindă teoria relativității speciale pentru a include cadre de referință mai rapide decât lumina.

Acest lucru poate implica foarte bine împrumuturi de la teoria câmpului cuantic: o combinație de concepte din relativitatea specială, mecanica cuantică și teoria clasică a câmpurilor (care își propune să prezică modul în care câmpurile fizice vor interacționa între ele).

Dacă fizicienii au dreptate, particulele din Univers ar avea toate proprietăți extraordinare în relativitatea specială extinsă.

Una dintre întrebările ridicate de cercetare este dacă am fi sau nu capabili să observăm acest comportament extins – dar răspunsul la acesta va dura mult mai mult timp și mult mai mulți oameni de știință.

„Descoperirea experimentală simplă a unei noi particule fundamentale este o performanță câștigătoare a Premiului Nobel care poate fi realizată într-o echipă mare de cercetare folosind cele mai recente tehnici experimentale.” spune fizicianul Krzysztof Turzyńskide la Universitatea din Varşovia.

„Cu toate acestea, sperăm să aplicăm rezultatele noastre pentru o mai bună înțelegere a fenomenului de rupere spontană a simetriei asociat cu masa particulei Higgs și a altor particule din model standardmai ales în Universul timpuriu”.

Cercetarea a fost publicată în Gravitația clasică și cuantică.