Tas ir mūsdienu fizikas stūrakmens, ka nekas Visumā nav ātrāks par gaismas ātrumu (c). Tomēr Einšteina īpašās relativitātes teorija pieļauj gadījumus, kad notiek noteiktas ietekmes parādās ceļot ātrāk nekā gaisma, nepārkāpjot cēloņsakarību. Tie ir tie, kas ir pazīstami kā “fotoniskās strēles”, jēdziens, kas līdzīgs skaņas strēlei, kur gaismas plankumi tiek virzīti ātrāk nekā c.
Un saskaņā ar jauno Mičiganas Tehnoloģiskās universitātes fizikas profesora (un Dienas astronomijas attēla līdzdibinātāja) Roberta Nemirofa pētījumu šīs parādības var palīdzēt kosmosā iedegt gaismu (bez pun!), Palīdzot mums kartē tas ar lielāku efektivitāti.
Apsveriet šādu scenāriju: ja lāzers tiek pārlidots uz tālu objektu - šajā gadījumā uz Mēnesi -, lāzera gaismas vieta pārvietosies pāri objektam ar ātrumu, kas lielāks par c. Būtībā fotonu savākšana tiek paātrināta, pārsniedzot gaismas ātrumu, jo plankums šķērso gan objekta virsmu, gan dziļumu.
Iegūtais “fotoniskais uzplaukums” notiek zibspuldzes veidā, ko novērotājs redz, kad gaismas ātrums no superluminal samazinās līdz gaismas ātrumam. Tas ir iespējams tāpēc, ka plankumos nav masas, tādējādi nepārkāpjot īpašās relativitātes pamatlikumus.
Cits piemērs regulāri notiek dabā, kur pulsara gaismas stari svārstās pāri kosmosā esošu putekļu mākoņiem, veidojot sfērisku gaismas un starojuma apvalku, kas izplešas ātrāk nekā c, kad tas šķērso virsmu. Daudz tas pats attiecas uz ātri kustīgām ēnām, kur ātrums var būt daudz lielāks, un to nedrīkst ierobežot ar gaismas ātrumu, ja virsma ir leņķiska.
Amerikas astronomijas biedrības sanāksmē Sietlā, Vašingtonā, šomēnes, Nemiroff dalījās, kā šos efektus varētu izmantot Visuma izpētei.
"Fotoniskas uzplaukums notiek ap mums diezgan bieži," paziņojumā presei sacīja Nemiroffs, "taču tie vienmēr ir pārāk īsi, lai pamanītu. Kosmosā viņi ilgst pietiekami ilgi, lai pamanītu - bet neviens nav domājis tos meklēt! ”
Superluminal svītrojumus, pēc viņa teiktā, varētu izmantot, lai atklātu informāciju par zvaigžņu ķermeņu trīsdimensiju ģeometriju un attālumu, piemēram, blakus esošajām planētām, garāmbraucošajiem asteroīdiem un attāliem objektiem, kurus apgaismo pulsators. Galvenais ir atrast veidus, kā tos ģenerēt vai precīzi novērot.
Savā pētījumā Nemiroff apskatīja divus scenāriju paraugus. Pirmais bija saistīts ar staru, kas tika pārnests pa izkliedējošu sfērisku objektu - t.i., gaismas plankumiem, kas pārvietojas pāri Mēnesim, un pulsara pavadoņiem. Otrajā vietā staru kūlis tiek pāri “izkliedējošai plaknei vai lineāram pavedienam” - šajā gadījumā Habla mainīgajam miglājam.
Pirmajā gadījumā asteroīdus varēja detalizēti kartēt, izmantojot lāzera staru un teleskopu, kas aprīkots ar ātrgaitas kameru. Lāzeru varēja pārlaist virspusē tūkstošiem reižu sekundē un reģistrēt zibspuldzes. Pēdējā tiek novērotas ēnas, kas pārvietojas starp spožo zvaigzni R Monocerotis un atstarojošajiem putekļiem tik lielā ātrumā, ka rada fotoniskas strēles, kas ir redzamas dienām vai nedēļām.
Šāda veida attēlveidošanas tehnika būtiski atšķiras no tiešiem novērojumiem (kas balstās uz objektīva fotografēšanu), radaru un parasto lidaru. Tas atšķiras arī no Čerenkova starojuma - elektromagnētiskais starojums, ko izstaro, kad uzlādētas daļiņas iziet caur barotni ar ātrumu, kas lielāks par gaismas ātrumu šajā vidē. Kā piemēru var minēt zilo mirdzumu, ko izstaro zemūdens kodolreaktors.
Apvienojumā ar citām pieejām tas varētu ļaut zinātniekiem iegūt pilnīgāku priekšstatu par objektiem mūsu Saules sistēmā un pat tālajiem kosmoloģiskajiem ķermeņiem.
Nemirofa pētījums pieņemts publicēšanai Austrālijas Astronomijas biedrības publikācijās ar provizorisko versiju tiešsaistē pieejamu arXiv Astrophysics
Papildu informācija:
Michigan Tech paziņojums presei
Roberts Nemiroffs / Mičiganas tehniķis
