دانشمندان نقاطی را کشف کردند که سریعتر از نور حرکت میکنند | قوانین فیزیک نقض شد؟
دانشمندان با ثبت حرکت نقاطی کاملا خالی که سریعتر از نور حرکت میکنند، پنجرهای تازه به دنیای رفتار موجها و پدیدههای پنهان طبیعت باز کردهاند.
دانشمندان برای نخستینبار موفق شدند حرکت نقاطی «کاملا خالی» را ثبت کنند که با سرعتی فراتر از نور جابهجا میشوند؛ پدیدهای عجیب که برخلاف ظاهرش، با نظریه نسبیت در تضاد نیست و میتواند درک ما از رفتار موجها را متحول کند.
به گزارش لایوساینس، در یکی از شگفتانگیزترین پیشرفتهای اخیر در دنیای فیزیک، پژوهشگران موفق شدهاند نوعی «نقطه تاریک» یا خلأ را مشاهده کنند که با سرعتی بیشتر از نور حرکت میکند؛ اما نکته مهم اینجاست که این کشف، قوانین بنیادین فیزیک، از جمله نظریه نسبیت را نقض نمیکند.
این نقاط در واقع «سینگولاریتی» هایی (نقاط خاصی که در آن برخی کمیتها مثل چگالی یا شدت میدان به حالت غیرعادی میرسند یا تعریف معمولشان از بین میرود؛ مثلا در مرکز سیاهچاله یا در نقاط صفرِ موجها) هستند که در دل موجها شکل میگیرند؛ یعنی جاهایی که شدت موج به صفر میرسد و نوعی خلأ یا فضای خالی ایجاد میشود. برخلاف ذرات معمولی، این نقاط هیچ ماده، انرژی یا اطلاعاتی در خود ندارند و همین ویژگی باعث میشود از محدودیت سرعت نور عبور کنند.
برای درک بهتر این پدیده، میتوان موجها را مانند سطح یک دریاچه تصور کرد. در این سطح، امواج مختلف دائما با یکدیگر تداخل دارند. گاهی این تداخل باعث ایجاد قلههای بلندتر میشود و گاهی نیز نقاطی به وجود میآید که موجها یکدیگر را خنثی میکنند. این نقاط خنثی، همان سینگولاریتیها یا «نقاط صفر» هستند که مانند گردابهای کوچک و متحرک رفتار میکنند.
در این پژوهش، دانشمندان با استفاده از فناوری پیشرفته «میکروسکوپ الکترونی فوقسریع» توانستند این نقاط را در ساختاری بسیار نازک از مادهای به نام نیترید بور مشاهده کنند. در این محیط، نوع خاصی از موج به نام «فونون-پولاریتون» شکل میگیرد؛ ترکیبی از نور و ارتعاشات بسیار ریز که رفتاری میان موج صوتی و نوری دارد.
نتایج نشان داد این نقاط خالی میتوانند با سرعتی فراتر از نور حرکت کنند، زیرا اساسا «چیزی» نیستند که حامل اطلاعات باشند. طبق نظریه نسبیت خاص نظریه نسبیت خاص که توسط آلبرت اینشتین ارائه شده، هیچ ماده یا اطلاعاتی نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند؛ اما این قانون شامل «هیچ» نمیشود.
جالبتر اینکه وقتی دو سینگولاریتی به یکدیگر نزدیک میشوند، میتوانند بهطور ناگهانی شتاب بگیرند و سرعتشان به مقادیر بسیار بالا، حتی نزدیک به بینهایت برسد، پیش از آنکه یکدیگر را خنثی کنند. همین رفتار، مشاهده و اندازهگیری آنها را به چالشی جدی برای دانشمندان تبدیل کرده بود.
این کشف تنها یک پدیده عجیب فیزیکی نیست، بلکه میتواند کاربردهای گستردهای داشته باشد. از دینامیک سیالات گرفته تا اپتیک، ابررساناها و حتی سیستمهای زیستی، همگی میتوانند از درک بهتر رفتار این نقاط بهرهمند شوند. به گفته پژوهشگران، این نقاط آنقدر شبیه ذرات رفتار میکنند که میتوان از آنها برای مطالعه تعاملات ذرهای استفاده کرد؛ هرچند در سرعتهای بالا، این شباهت از بین میرود.
در نهایت، اهمیت این پژوهش در ابزارهایی است که برای مشاهده این پدیده توسعه یافتهاند. فناوریهای جدید تصویربرداری میتوانند مسیر را برای کشف فرایندهایی باز کنند که تاکنون از دید علم پنهان مانده بودند؛ فرایندهایی که در سریعترین و پیچیدهترین مقیاسهای طبیعت رخ میدهند.
منبع: همشهری
