Znanstveniki na škotski univerzi trdijo, da jim je uspel poskus, ki bi lahko spremenil znanstveno razumevanje svetlobe. Njeno hitrost v praznem prostoru naj bi namreč zmanjšali pod konstanto, ki je zapisana pri 299.792.458 metrih na sekundo.
Konstanta svetlobne hitrosti v praznem prostoru je eden od postulatov fizike. Iz nje denimo izhaja sama definicija dolžine enega metra. Osem znanstvenikov pa je zdaj v spletni reviji Science Express priobčilo članek z naslovom Fotoni, ki v praznem prostoru potujejo počasneje od svetlobe.
Fotoni so nosilci svetlobe, torej so znanstveniki pravzaprav ugotovili, da je svetloba potovala počasneje od svetlobne hitrosti. Kar se sliši samo sebi nasprotujoče, ker se hitrost svetlobe razume kot konstanta.
Za poskus dve leti in pol
Znanstveniki vedo, da hitrost svetlobe ni enaka vsepovsod. Ko potuje skozi vodo, denimo, izgubi približno četrtino hitrosti, ko potuje skozi steklo, pa približno tretjino. Tudi v zraku je hitrost svetlobe nekoliko manjša od tiste v vakuumu (za približno tri stotinke odstotka), saj so v zraku delci, ob katere lahko trčijo fotoni. Toda v trenutku, ko svetloba izstopi iz vode, stekla ali kakšnega tretjega medija, dobi nazaj prejšnjo hitrost.
Tako je vsaj veljalo doslej. Znanstveniki na Škotskem, ki so se na poskus na univerzi v Glasgowu začeli pripravljati pred dvema letoma in pol, pa pravijo, da so fotone najprej upočasnili s tem, da so jih poslali skozi posebno masko iz tekočih kristalov, pri čemer se je spremenila njihova oblika. Ko so prišli iz te maske in se vrnili v prazen prostor, pa so – in to je bistveno – fotoni ohranili nižjo hitrost.
Dirka na en meter
Kot so povedali za BBC, je poskus potekal tako, da so ustvarili nekakšno dirkališče za fotone, dolgo en meter. En foton je šel skozi omenjeno masko in iz nje vstopil na dirkališče, drugi pa je pot začel na isti točki, a ne da bi šel skozi masko. Ko sta oba prispela na cilj, je vselej zmagal foton, ki ni šel skozi oviro. Razlika je bila nekaj milijonink metra, kar je bilo dovolj, da so sklepali o upočasnitvi (po izračunih je šlo za približno en kilometer na sekundo manjšo svetlobno hitrost). Skrivnost rezultata je po besedah znanstvenikov v tem, da maska fotonom podeli vzorec, ki ga obdržijo, tudi ko se vrnejo v prazen prostor, zato tudi obdržijo nižjo hitrost.
Kot so dodali sodelujoči znanstveniki, je svetlobna hitrost torej morda precej bolj zapletena, kot se zdi. Pomembno pa je, da jim je uspelo meriti posamezni foton. Za razumevanje svojega rezultata so ponudili primerjavo s kolesarsko dirko. Znotraj svetlobnega žarka je veliko fotonov, tako kot je na dirki znotraj glavnine veliko kolesarjev. Glavnina kolesari z enakomerno hitrostjo, toda znotraj nje morda neki kolesar nazaduje in vozi počasneje, česar pa nekdo, ki spremlja glavnino kot celoto, ne opazi. Podobno naj bi bilo s svetlobnim žarkom in fotoni: za prvega lahko trdimo, da potuje s svetlobno hitrostjo, toda morda nekateri fotoni znotraj žarka potujejo počasneje od drugih.
Čez Einsteinovo mejo ni šlo
Vprašanje svetlobne hitrosti občasno razburka znanstveno srenjo. Škotski znanstveniki govorijo o njeni upočasnitvi v praznem prostoru, pred nekaj leti pa je kot bomba udarila novica iz laboratorija Grand Sasso v Italiji, da so delcu namerili hitrost, večjo od svetlobne. Subatomski delec nevtrino naj bi razdaljo dobrih sedemstotih kilometrov od znamenitega švicarskega laboratorija v Cernu do Grand Sassa premagal šest stomilijonink sekunde hitreje, kot če bi potoval s svetlobno hitrostjo. Morda se zdi malo, toda več kot dovolj, da je završalo kot že dolgo ne. Z vseh koncev sveta so letela vprašanja, kajti meritev je bila skregana z Einsteinovo posebno teorijo relativnosti, eno najbolj priznanih v vsej zgodovini sploh. Po njej namreč nič ne more potovati hitreje od svetlobe, kar je eden temeljev sodobne fizike. Ekipa znanstvenikov, ki so opravili preizkus, je sicer opozorila, da so mogoče napake in da so rezultate objavili zato, ker jih sami niso mogli najti. A kasneje so jih vendarle odkrili, in sicer v opremi za meritev. Tudi vzporedni poskusi so nato pokazali, da se nevtrini lepo držijo Einsteinove omejitve in da so se motili novodobni znanstveniki, ne pa v Nemčiji rojeni pokojni genij, ki je teorijo spisal pred 110 leti.
Kot je za BBC povedal dr. Daniel Giovanni, v nobenem primeru ne gre pričakovati, da bi rezultati iz Škotske spremenili temelje fizike. Je pa mogoče, pravi, da jih bodo morali upoštevati pri uporabi naprav, kjer s fotoni natančno merijo zelo kratke razdalje. V sklepu raziskave tudi dodajajo, da so lahko rezultati pomembni za druge teorije valovanja, denimo zvočnih valov ali, potencialno, gravitacijskih.
