Zagadka jednokierunkowej prędkości światła

Gdyby trzeba było wybrać jedną ideę, która jest symbolem fizyki XX wieku, dobrym kandydatem byłaby uniwersalna stałość prędkości światła. Kiedy Einstein przedstawił to pojęcie w specjalnej teorii względności, rozwiązało to od dawna zagadkę, dlaczego pomiary nie wykazały żadnych zmian prędkości światła wraz z ruchem Ziemi w przestrzeni.

To także zapoczątkowało ideę czasoprzestrzeni jako jednej całości. Prowadzi to bezpośrednio do wyprowadzenia praw fizyki jako symetrii czasoprzestrzeni, procesu, który był kluczowy zarówno dla ogólnej teorii względności, jak i standardowego modelu fizyki cząstek elementarnych.

Tak więc kwestionowanie stałości „c” to wywołanie kontrowersji. A jednak istnieją powody, by sądzić, że z pewnością powinniśmy zbadać tę hipotezę bardziej szczegółowo, używając narzędzi fizyki eksperymentalnej, mówią Farid Ahmed i koledzy z York University w Toronto w Kanadzie. Dziś dają nam ciekawy przegląd różnych sposobów, w jakie dokonywano pomiarów.

Eksperymenty mające na celu pomiar stałości prędkości światła dzielą się na dwie kategorie, powiedzmy Ahmed i spółka. W pierwszym są eksperymenty, takie jak słynny interferometr Michelsona Morely'ego, który mierzy prędkość światła w obie strony po jakiejś zamkniętej pętli. Jest to zasadniczo jego średnia prędkość na pewnym dystansie iz powrotem.

Nigdy nie znaleziono żadnej zmiany, ale eksperymenty te pozostawiają otwartą możliwość, że prędkość światła jest inna na każdym etapie podróży. Jest więc inna kategoria eksperymentów, które próbują zmierzyć jednokierunkową prędkość światła.

Natychmiast pojawia się jedno interesujące pytanie: jak mierzyć prędkość światła w jedną stronę? Okazuje się, że istnieją różne metody. Jeden z pomysłów obejmuje emisję i absorpcję promieni gamma przez pewne rodzaje atomów w ciele stałym. Proces absorpcji jest bardzo wrażliwy na energię promieni gamma. Jeśli więc prędkość światła (a tym samym jego energia) zmienia się wraz z kierunkiem, to szybkość pochłaniania również powinna się zmienić.

W latach 60. i 70. różni fizycy szukali zależności kierunkowej, umieszczając emiter promieniowania gamma na krawędzi wirującego dysku i absorber w środku. Następnie szukali jakichkolwiek różnic w szybkości wchłaniania, gdy dysk się obraca, ale nie znaleźli żadnej.

Również fizycy stosujący inne techniki nie znaleźli żadnej odmiany. (Kontrowersyjny Bułgar Stefan Marinow twierdził, że znalazł dowody na jednokierunkową zmienność prędkości światła, ale jego twierdzenia nie są uznawane przez większość fizyków głównego nurtu).

Ahmed i wsp. twierdzą, że te eksperymenty wymagają udoskonalenia i udoskonalenia oraz pracują nad własnym pomiarem jednokierunkowej prędkości światła.

Praca może mieć poważne konsekwencje. Ahmed i wsp. wskazują, że teoria strun przewiduje naruszenie stałości prędkości światła, podobnie jak inny pomysł, który sugeruje, że zmienna prędkość światła rozwiązałaby różne problemy w kosmologii.

A jedynym sposobem, aby się tego dowiedzieć, jest zmierzenie, szczytny cel według wszelkich standardów. Nr ref.: arxiv.org/abs/1011.1318 : Przegląd jednokierunkowych i dwukierunkowych eksperymentów w celu przetestowania izotropii prędkości światła ukryć