Швидкість світла – одна з фундаментальних констант у фізиці. Її точне значення обчислив Альберт Ейнштейн більше, ніж 100 років тому. У контраверсійній статті американський фізик Джеймс Френсон спробував кинути виклик загальноприйнятій точці зору. На основі спостережень за вибухом наднової SN 1987A вчений припустив: іноді світло може сповільнюватися. Він теоретично обґрунтував гіпотетичне явище. Якщо Френсон має рацію, то наслідки відкриття – грандіозні: астрофізикам доведеться заново перерахувати відстані між усіма небесними тілами та розпрощатися з низкою усталених теорій.
Під час вибуху наднової SN 1987A фотони досягли Землі на 4,7 годинни пізніше, ніж нейтрино. Американський фізик Джеймс Френсон припустив: зафіксовані розбіжності не є наслідком неправильних спостережень. Вони засвідчують, що швидкість світла буває меншою за відому константу c через поляризацію вакууму.
Нове дослідження Джеймса Френсона, фізика з Мерілендського університету (США), спричинило переполох спільноти фізиків у цілому світі. Стаття пройшла експертну оцінку й побачила світ у «New Journal of Physics». Головна її теза: швидкість світла, описана в загальній теорії відності, насправді менша, ніж вважають.
Згідно з загальною теорією відності, світло в вакуумі поширюється з постійною швидкістю 299,792,458 метрів за секунду. Ця величина – константа с з рівняння Альберта Ейнштейна «E=mc2». Її значення вчений обчислив ще 1905 року. Він припустив: ніщо в світі не рухається зі швидкістю більшою, ніж значення сталої с. Це стало основним постулатом теорії відносності.
Швидкістю світла – кількістю світлових років – астрономи вимірюють відстані в космосі, це демонструє необхідність точно й правильно визначати с. А якщо науковці помилялися впродовж останніх 100 років?
Дослідження Френсона базується на спостереженнях за надновою SN 1987A, що вибухнула в лютому 1987 року. Вимірювання на Землі зафіксували наплив нейтрино й частинок світла (фотонів) з вибуховим потоком.
Нейтрино – електрично-нейтральні елементарні частинки, вони дуже погано взаємодіють з речовиною. Згідно з розрахунками, спалах нейтрино повинен був відбутися приблизно за три години до вибуху оптичного світла. Потому нейтрино й фотони повинні були поширюватися з однаковою швидкістю – швидкістю світла.
Проте виникла проблема: фотони досягли Землі на 7,7 години пізніше, ніж нейтрино (тобто затрималися на 4,7 години). Тоді науковці пояснювали це так: фотони, які запізнилися, не прийшли з SN 1987A, а мають інше джерела.
Натомість Френсон засумнівався та висунув альтернативну гіпотезу: швидкість світла під час космічної мандрівки може сповільнюватися через властивість частинок, яку називають поляризацією вакууму: фотон ненадовго розділяється на позитрон й електрон; потім частинки майже відразу зливаються одне з одним. Але навіть за цю мить між позитроном й електроном може виникати гравітаційний потенціал, здатний дещо впливати на частинки при злитті. За словами Френсона, цього достатньо, щоб спричинити незначне сповільнення фотона під час мандрівки. Якщо такі розділення й возз'єднання відбуваються багато разів і з багатьма фотонами, то відстань 168 тис. світлових років (а саме стільки між Землею і SN 1987A) може запросто тривати на 4,7 годин більше.
Якщо припущення Френсона правильні, то помилковими виявляться майже всі вимірювання, на яких ґрунтуються космологічні теорії. В такому разі світло від Сонця досягає Землі довше, ніж вважали раніше, випромінюванню сильно віддалених об'єктів властиве відхилення в показниках швидкості. Так, фотони з галактики Боде, що за 12 млн. світлових років, прибуватимуть майже на 2 тижні пізніше, ніж нейтрино.
Підтвредження гіпотези матиме величезні наслідки для науки. Насамперед, потрібно буде перерахувати заново відстані між небесними об'єктами. Ймовірно, доведеться відмовитися від низки теорій, які пояснювали результати наукових спостережень за явищами й процесами в Всесвіті. У деяких випадках астрофізики змушені будуть починати з самого початку.
Зреферував Олег КАЧАН
Оригінал за посиланням http://phys.org
02.07.2014