Szybciej niż światło
Eksperymenty laboratoryjne ostatnich dziesięcioleci wykazały, że
istnieje możliwość poruszania się szybciej niż światło, nie
podważając szczególnej teorii względności Einsteina.
Teraz astrofizycy dostrzegli rzeczywiste przykłady prędkości nad
świetlnej w postaci impulsów radiowych płynących z pulsara.
Astrofizycy, pod kierunkiem Fryderyka Jenet z Uniwersytetu
Teksańskiego w Brownsville, monitorowali pulsar PSR B1937
+21, który jest oddalony o około 10 000 lat świetlnych od Ziemi.
Do swoich badań wykorzystali Obserwatorium Arecibo w Puerto
Rico. Naukowcy przez trzy dni rejestrowali sygnały radiowe o
częstotliwości 1420,4 MHz i paśmie 1,5 MHz. W wyniku analizy,
okazało się, że impulsy bliższe centrum pulsara przybyły
wcześniej niż pozostałe, co sugeruje, że podróżowały szybciej niż
światło.
Prędkość nadświetlna, czyli szybsza niż światło, związana jest z
anomalią rozproszenia (dyspersja anomalna). Zgodnie z definicją,
jest to proces, w którym współczynnik załamania ośrodka wzrasta
razem z długością fali światła przechodzącego przez ten ośrodek.
Jeśli impuls światła (składający się z grupy fal świetlnych o
różnych długościach fali) przechodzi przez taki ośrodek, prędkość
grupowa impulsu może wzrosnąć do prędkości, która jest większa
prędkość samych fal w impulsie. Energia impulsu nadal porusza
się z prędkością światła, co oznacza, że wszelkie informacje (np.
dane z sond kosmicznych) będą przekazywane zgodnie z teorią
Einsteina.
Pulsar jest gwiazdą neutronową, która w regularnych, niewielkich
odstępach czasu, wysyła impulsy promieniowania
elektromagnetycznego, głównie promieniowanie radiowe. Sygnały
odbierane z Ziemi wyglądają jak błyski latarni morskiej. Dzieje się
tak dlatego, że pulsary szybko wirują, wysyłając obrotową wiązkę
promieniowania. Impulsy, przemierzając kosmos, podróżują przez
ośrodek międzygwiazdowy (interstellar medium, ISM  przestrzeń
między gwiazdami, zawierająca gazy i pyły, ale także różne formy
energii, np. neutrina i promieniowanie elektromagnetyczne), co
ma na nie wpływ. Jeśli przechodzą one przez pole magnetyczne
zmieniona może być ich polaryzacja, gdy spotkają wolne
elektrony, mogą zostać rozproszone, a gdy na swej drodze znajdą
neutralny wodór, impulsy mogą nawet zostać przez niego
wchłonięte. Naukowcy z Brownsville sądzą, że duży wpływ na
impulsy ma również anomalna dyspersja.
Fot. Pulsar i jego pole magnetyczne .
Impulsy z pulsara, zdaniem astrofizyków, przemierzały chmurę
neutralnego wodoru, który rezonował z częstotliwością 1420,4
MHz  czyli dokładnie taką, jaką analizowano. Przejście przez
chmurę spowodowało anomalną dyspersję, która wprowadziła
impulsy do nadświetlnej prędkości grupowej. Impulsy o
częstotliwości najbliższej do rezonowanej przybyły wcześniej niż
inne.
Zdaniem naukowców, impulsy zdają się podróżować szybciej niż
światło ze względu na  wzajemne oddziaływanie między skalami
czasu, jakie obecne są w impuls i tymi, które są w ośrodku .
Impulsy poruszające się z prędkością nadświetlną nie negują
teorii Einsteina, ponieważ nie niosą żadnych informacji. Takie
zjawisko znane było z eksperymentów laboratoryjnych, a teraz po
raz pierwszy odkryto je w prawdziwym świecie astrofizyki.
Wyniki badań zostaną opublikowane w  Astrophysical Journal .
Odkrycie może pomóc astronomom w pełniejszym zrozumieniu
struktury kosmosu w regionach pomiędzy gwiazdami, zwłaszcza
właściwości chmur neutralnego wodoru w naszej galaktyce.
Przemysław Goławski
y
ródło: Polskie Radio Jedynka (Nauka)