To je temelj sodobne fizike, da nič v vesolju ni večje od hitrosti svetlobe (c). Vendar pa Einsteinova teorija posebne relativnosti dopušča primere, kjer nekateri vplivajo pojaviti potovati hitreje kot svetloba, ne da bi pri tem kršil vzročnost. To je tisto, kar je znano kot "fotonski bumi", koncept, podoben zvočnemu bumu, kjer se svetlobne lise premikajo hitreje kot c.
Glede na novo raziskavo Roberta Nemiroffa, profesorja fizike na tehnološki univerzi v Michiganu (in soustvarjalca Astronomy Picture of the Day), lahko ti pojavi pomagajo sijati vesolje (brez luknjic!) Na vesolju, kar nam pomaga pri zemljevidu z večjo učinkovitostjo.
Razmislite o naslednjem scenariju: če se laser prebije čez oddaljeni predmet - v tem primeru Luna -, se bo točka laserske svetlobe premikala po predmetu s hitrostjo, večjo od c. V bistvu zbiranje fotonov pospešujemo mimo svetlobne hitrosti, ko točka prečka površino in globino predmeta.
Nastali "fotonski dvig" se zgodi v obliki bliskavice, ki ga opazuje opazovalec, ko hitrost svetlobe pade od superluminalne do pod hitrostjo svetlobe. To omogoča dejstvo, da pike ne vsebujejo mase in s tem ne kršijo temeljnih zakonov posebne relativnosti.
Drug primer se redno pojavlja v naravi, kjer žarki svetlobe iz pulsarja pomikajo čez oblake vesoljskega prahu in ustvarjajo sferično lupino svetlobe in sevanja, ki se širi hitreje kot c, ko seka površino. Podobno velja za hitro premikajoče sence, pri katerih je hitrost lahko veliko hitrejša in ni omejena na hitrost svetlobe, če je površina kotna.
Na sestanku Ameriškega astronomskega društva v Seattlu v Washingtonu v začetku tega meseca je Nemiroff delil, kako bi te učinke lahko uporabili za preučevanje vesolja.
"Fotonski bumi se okoli nas dogajajo precej pogosto," je dejal Nemiroff v sporočilu za javnost, "vendar so vedno prekratki, da bi jih lahko opazili. V kozmosu trajajo dovolj dolgo, da bi jih opazili - toda nihče si jih ni mislil iskati! "
Superluminalne pomete, trdi, bi lahko uporabili za razkrivanje informacij o tridimenzionalni geometriji in oddaljenosti zvezdnih teles, kot so bližnji planeti, mimo asteroidov in oddaljeni predmeti, osvetljeni s pulsarji. Ključno je iskanje načinov za njihovo ustvarjanje ali natančno opazovanje.
Za namene svoje študije je Nemiroff obravnaval dva primera. Prvi je vključeval snop, ki se je vrtel čez razpršen sferični predmet - to je pik svetlobe, ki se giblje čez Luno in pulsarjeve spremljevalce. V drugem primeru se žarek vrti čez „raztreseno ravninsko steno ali linearno nitko“ - v tem primeru spremenljivo meglico Hubble.
V prvem primeru bi lahko asteroide podrobno preslikali z laserskim žarkom in teleskopom, opremljenim s kamero za visoke hitrosti. Laser bi se lahko več tisočkrat na sekundo pometel po površini in utripal. V slednjem opazimo sence, ki se gibljejo med svetlo zvezdo R Monocerotis in odsevajo prah, s tako velikimi hitrostmi, da ustvarjajo fotonske rove, ki so vidni dni ali tedne.
Tovrstna tehnika slikanja se bistveno razlikuje od neposrednih opazovanj (ki se opirajo na fotografiranje leč), radarja in običajnega lidarja. Razlikuje se tudi od Čerenkovega sevanja - elektromagnetnega sevanja, ki se oddaja, ko nabiti delci prehajajo skozi medij s hitrostjo, večjo od hitrosti svetlobe v tem nosilcu. Primer je modri sijaj, ki ga oddaja podvodni jedrski reaktor.
V kombinaciji z drugimi pristopi bi lahko znanstvenikom omogočil bolj popolno sliko predmetov v našem Osončju in celo oddaljenih kozmoloških teles.
Nemiroffova študija, ki jo je publikacije Astronomskega društva Avstralije sprejela za objavo, s predhodno različico je na voljo na spletnem naslovu arXiv Astrophysics
Nadaljnje branje:
Sporočilo za javnost Michigan Tech
Robert Nemiroff / Michigan Tech
