To je kamen temeljac moderne fizike da ništa u Svemiru nije brže od brzine svjetlosti (c). Međutim, Einsteinova teorija posebne relativnosti dopušta slučajeve u kojima postoje određeni utjecaji pojaviti putovati brže od svjetlosti bez kršenja uzročnosti. To je ono što je poznato kao "fotonski bumi", koncept sličan zvučnom strelu gdje se svjetlosne mrlje stvaraju brže nego c.
Prema novoj studiji Roberta Nemiroffa, profesora fizike na Tehnološkom sveučilištu u Michiganu (i ko-tvorca Astronomy Picture of the Day), ovaj fenomen može pomoći sjaju svjetla (bez probijanja!) O kozmosu, pomažući nam pri mapiranju to s većom učinkovitošću.
Razmislite o sljedećem scenariju: ako laser pređe preko udaljenog objekta - u ovom slučaju Mjesec - mjesto laserske svjetlosti kretat će se preko objekta brzinom većom od c, U osnovi, prikupljanje fotona ubrzava se brzinom svjetlosti, dok mjesto prolazi kroz površinu i dubinu predmeta.
Rezultirajući "fotonski bum" događa se u obliku bljeskalice, koji promatrač vidi kada brzina svjetlosti opadne od nadluminalne do ispod brzine svjetlosti. To je omogućeno činjenicom da mrlje ne sadrže masu, čime se ne krše temeljni zakoni Specijalne relativnosti.
Drugi se primjer redovito događa u prirodi, gdje snopovi svjetlosti iz pulsara prelaze oblake prašine koju nose u svemiru, stvarajući sfernu ljusku svjetlosti i zračenja koja se širi brže od c kad presijeca neku površinu. Dosta isto vrijedi i za brze sjene, gdje brzina može biti puno veća i nije ograničena na brzinu svjetlosti ako je površina kutna.
Na sastanku Američkog astronomskog društva u Seattleu, Washington, ranije ovog mjeseca, Nemiroff je podijelio kako se ovi efekti mogu koristiti za proučavanje svemira.
"Fotonski bumi se događaju oko nas prilično često", rekao je Nemiroff u priopćenju za javnost, "ali oni su uvijek prekratak da bi se primijetili. Napolju u kozmosu traju dovoljno dugo da ih primijete - ali nitko ih nije smislio potražiti! "
Superluminalni pomaci, tvrdi, mogli bi se upotrijebiti za otkrivanje podataka o trodimenzionalnoj geometriji i udaljenosti zvjezdanih tijela poput obližnjih planeta, prolazećih asteroida i udaljenih objekata osvijetljenih pulsarima. Ključ je u pronalaženju načina za njihovo generiranje ili promatranje.
Za potrebe svoje studije, Nemiroff je razmatrao dva primjerena scenarija. Prvi je uključivao snop koji se prebacio preko raspršenog sfernog predmeta - tj. Mrlja svjetlosti koje se kreću po Mjesecu i pulsnim suputnicima. U drugom je snop prebačen preko "raspršujućeg ravninskog zida ili linearnog filamenta" - u ovom slučaju Hubble-ove varijabilne maglice.
U prvom bi se slučaju asteroidi mogli detaljno preslikati pomoću laserskog snopa i teleskopa opremljenog kamerom velike brzine. Laser se može pomicati po površini tisuće puta u sekundi, a bljeskovi su zabilježeni. U potonjem, promatraju se sjene koje prolaze između svijetle zvijezde R Monocerotis i odražavaju prašinu, pri tako velikim brzinama da stvaraju fotonske pupove koji su vidljivi danima ili tjednima.
Ova se vrsta slikovne tehnike bitno razlikuje od izravnih opažanja (koja se oslanja na fotografiranje leća), radara i konvencionalnog lidara. Razlikuje se i od Čerenkovog zračenja - elektromagnetskog zračenja koje emitira kada nabijene čestice prolaze kroz medij brzinom većom od brzine svjetlosti u tom mediju. Dobar slučaj je plavi sjaj koji emitira podvodni nuklearni reaktor.
U kombinaciji s drugim pristupima, to bi moglo omogućiti znanstvenicima stjecanje cjelovitije slike objekata u našem Sunčevom sustavu, pa čak i udaljenih kozmoloških tijela.
Nemiroff-ova studija prihvaćena za publikaciju Publikacija Astronomskog društva Australije s preliminarnom verzijom dostupna na mreži na arXiv Astrophysics
Daljnje čitanje:
Priopćenje za Michigan Tech
Robert Nemiroff / Michigan Tech
