ScienceAlert: Studiul arată cum ar arăta universul dacă ai rupe viteza luminii, ciudat: ScienceAlert

Nimic nu poate merge mai repede decât lumina. Este o regulă a fizicii împletită în tesatura teoriei relativității speciale a lui Einstein. Cu cât ceva merge mai repede, cu atât perspectiva înghețată în timp se apropie de impas.

Mergeți mai repede și veți întâmpina probleme cu inversarea timpului, încurcați cu noțiunile de cauzalitate.

Dar cercetătorii de la Universitatea din Varșovia din Polonia și de la Universitatea Națională din Singapore au depășit acum granițele relativității pentru a veni cu un sistem care să nu contrazică fizica actuală și ar putea indica calea către noi teorii.

Ceea ce au venit cu ei este o „extensie relativitatea specialăCare combină trei dimensiuni ale timpului și o dimensiune a spațiului („1 + 3 spațiu-timp”), spre deosebire de cele trei dimensiuni spațiale și o dimensiune de timp cu care suntem cu toții obișnuiți.

În loc să creeze contradicții logice majore, acest nou studiu adaugă mai multe dovezi pentru a susține ideea că obiectele se pot mișca mai repede decât lumina fără a încălca complet legile fizicii existente.

„Nu există niciun motiv fundamental pentru care observatorii care se mișcă în raport cu sistemele fizice descrise la viteze mai mari decât viteza luminii nu ar trebui să fie supuși acesteia.” spune fizicianul Andrei Drăgande la Universitatea din Varşovia din Polonia.

Acest nou studiu se bazează pe jobul anterior de unii dintre aceiași cercetători care presupun că perspectivele ultraluminoase pot ajuta la conectarea mecanicii cuantice cu mecanica lui Einstein Teoria specială a relativității Două ramuri ale fizicii care nu pot fi reconciliate în prezent într-o teorie cuprinzătoare care descrie gravitația în același mod în care explicăm alte forțe.

Particulele nu mai pot fi modelate ca obiecte punctiforme în acest cadru, așa cum pot fi în perspectiva unui univers tridimensional obișnuit (în plus față de timp).

În schimb, pentru a înțelege ce ar putea vedea observatorii și cum s-ar putea comporta o particulă superluminoasă, trebuie să ne întoarcem la tipurile de teorii de câmp care stau la baza fizicii cuantice.

Pe baza acestui nou model, obiectele ultraluminoase ar arăta ca o particulă care se extinde ca o bula prin spațiu – nu spre deosebire de o undă printr-un câmp. Pe de altă parte, un obiect de mare viteză va experimenta mai multe scale de timp diferite.

Cu toate acestea, viteza luminii în vid va rămâne constantă chiar și pentru acei observatori care călătoresc mai repede decât ea, păstrând unul dintre principiile de bază ale lui Einstein – un principiu care fusese gândit anterior doar în legătură cu observatorii care călătoresc mai încet decât viteza luminii. (ca noi toți).

„Această nouă definiție menține ipoteza lui Einstein despre o constanță a vitezei luminii în vid chiar și pentru super-observatori.” spune Dragan.

„Așadar, raportul nostru special extins nu pare o idee deosebit de extravagantă.”

Cu toate acestea, cercetătorii recunosc că trecerea la modelul spațiu-timp 1+3 ridică câteva întrebări noi, chiar dacă răspunde la altele. Ei sugerează că este necesară extinderea teoriei relativității speciale pentru a include cadre de referință mai rapide decât lumina.

Aceasta poate include împrumuturi de la Teoria câmpului cuantic: o combinație de concepte din relativitatea specială, mecanica cuantică și teoria clasică a câmpurilor (care își propune să prezică modul în care câmpurile fizice interacționează între ele).

Dacă fizicienii au dreptate, particulele universului ar avea toate proprietăți neobișnuite în relativitatea specială extinsă.

Una dintre întrebările ridicate de cercetare este dacă vom putea sau nu să observăm acest comportament extins, dar răspunsul la acesta va dura mult timp și o mulțime de oameni de știință.

„Descoperirea experimentală abstractă a unei noi particule fundamentale este o realizare demnă de Premiul Nobel care poate fi obținută într-o echipă mare de cercetare folosind cele mai recente tehnici experimentale.” spune fizicianul Krzysztof Torzynskide la Universitatea din Varşovia.

„Cu toate acestea, sperăm să aplicăm rezultatele noastre pentru o mai bună înțelegere a fenomenului de rupere spontană a simetriei asociat cu masa particulei Higgs și a altor particule din forma standardmai ales în universul timpuriu.

Cercetare publicată în Gravitația clasică și cantitativă.