Verzogene Physik: 10 Effekte von schneller als Licht zu reisen

Physik, die rückgängig gemacht

Wissenschaftler offiziell Freitag (23. September), dass subatomare Teilchen namens Neutrinos die ultimative Tempolimit übergeben kann Zoomen mit einer Geschwindigkeit schneller als das Licht. Aber laut Einsteins Spezielle Relativitätstheorie, kann nichts diese Barriere zu überqueren. Also entweder die Messungen falsch sind, oder Physiker müssen viele vertrauenswürdige Theorien überarbeiten.

Stellt sich heraus, waren die Ergebnisse wahrscheinlich fehlerhaft, nach wissenschaftlichen Konsens etwa sechs Monate nach die Entdeckung angekündigt wurde. Hier sind 10 Folgen schneller als Licht zu reisen.

Spezielle Relativitätstheorie

Die Geschwindigkeit des Lichts-Regel stellt das Rückgrat der Einsteins 1905 spezielle Relativitätstheorie. Dieses Gesetz räumt mit dem Konzept der absoluten Geschwindigkeit und stattdessen sagt, dass Bewegung relativ ist. Mit Ausnahme von Licht das heißt. Alle Beobachter, egal, was ihre eigene Geschwindigkeit misst die Lichtgeschwindigkeit konstant 299.792.458 Meter pro Sekunde (ca. 700 Millionen Meilen pro Stunde). Diese Geschwindigkeit ist am schnellsten, dass etwas reisen kann, eine absolute Obergrenze für Bewegung.

Die neuen Erkenntnisse drohen zu diesem vertrauenswürdige Gesetz kippen. "Laut Relativitätstheorie, braucht es eine unendliche Menge an Energie, um etwas schneller als das Licht, gehen machen", sagte Physiker Robert Plunkett des Fermilab Laboratory in Batavia, Illinois "Wenn diese Dinge [schneller als das Licht bewegen], dann diese Regeln neu geschrieben werden müsste."

Reise durch die Zeit

Spezielle Relativitätstheorie besagt, dass nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit gehen kann. Wenn etwas diese Grenze überschreiten, würde es rückwärts in der Zeit, nach der Theorie bewegen.

Die neue Erkenntnis wirft allerlei heikle Fragen. Wenn die Neutrinos schneller als das Licht wirklich unterwegs sind, dann sollte sie Zeitreisende. Die Partikel könnte theoretisch irgendwo ankommen, bevor sie gingen. Physiker deuten darauf hin, dass so eine Fähigkeit, wenn es wirklich existierte, konnte verwendet werden, um Neutrinos senden Sie zurück in die Zeit um Nachrichten zu übermitteln.

Ursache und Wirkung

Ein grundlegendes Gesetz der Physik, in der Tat aller Wissenschaft ist Kausalität:, dass Ursache Wirkung immer vorausgeht. Dies wurde in der klassischen Physik akzeptiert, und die spezielle Relativitätstheorie gab sich Mühe, die in der Regel trotz der Relativität der Bewegung eines Objekts zu erhalten.

Aber wenn etwas schneller als das Licht reisen kann, es kann Reise rückwärts in der Zeit, nach der Theorie. In diesem Fall könnte eine "Wirkung" zurück zu einem Punkt Reisen, bevor die "Ursache" stattgefunden hatte – zum Beispiel ein Baby schwingen, bevor er einen Schub bekommt. Ein solches Ergebnis wäre wissenschaftliche Ketzerei, sicherlich erfordern einige übereilte Neufassung der Gesetze, um sicherzustellen, dass Kausalität beibehalten wird.

"Die meisten der theoretischen Struktur, die im 20. Jahrhundert errichtet worden ist hat stützte sich auf dieses Konzept, die Dinge langsamer als die Lichtgeschwindigkeit gehen," sagte Plunkett. "Wie ich es verstehe, wenn Sie etwas schneller als die Lichtgeschwindigkeit reisen können Sie Dinge passiert, bevor ihre Ursachen haben."

E = Mc ^ 2

Einsteins berühmte Formel E = Mc ^ 2 besagt, dass Energie (E) und Masse (m) gleichwertig sind und werden von einem zum anderen durch das Verhältnis "c-Quadrat, konvertiert können" wobei c die konstante Lichtgeschwindigkeit darstellt.

Der Status als die ultimative kosmischen Tempolimit Lichtgeschwindigkeit ist der Grund für seine Präsenz in der bahnbrechenden Formel. Aber wenn c nicht tatsächlich die schnellstmögliche Geschwindigkeit im Universum, und kann gehen schneller, dies haben kann, in besonderen Situationen angepasst werden. Vielleicht verdient die besondere Geschwindigkeit von Neutrinos zum Titelgewinn der ultimative Tempolimit statt.

Das Standard-Modell

Das Standardmodell ist der Name der herrschenden Theorie der Teilchenphysik, die alle bekannten subatomaren Teilchen, aus denen sich unser Universum beschreibt. [Countdown: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Aber wenn die Geschwindigkeit der Licht-Regel und der Relativitätstheorie umgeschrieben werden, dieses Modell zu eventuell anpassen.

"Eines der Fundamente des Standardmodells ist spezielle Relativitätstheorie", sagte Stephen Parke, Leiter der Abteilung theoretische Physik am Fermilab in Batavia, Illinois, "Wenn Sie beginnen Feinabstimmung mit der Stiftung musst du beginnen Feinabstimmung mit dem Haus an der Spitze."

String-Theorie

String-Theorie ist die innovative Idee, dass alle Elementarteilchen sind eigentlich kleine Schleifen der Saite vibriert. Diese Annahme erweist sich als haben weitreichende Auswirkungen, einschließlich der Möglichkeit, dass unser Universum mehr Dimensionen als die bekannten drei Dimensionen des Raumes und einer der Zeit hat.

String-Theorie ist unglaublich schwierig zu testen, und es gibt keinen Beweis, dass es richtig ist. Aber wenn die Neutrino-Messungen richtig sind, einige Physiker sagen, dass die String-Theorie die beste Wette erklären ihnen bieten kann.

Vielleicht einige Physiker haben vorgeschlagen, die Neutrinos nicht entlang der geraden unterwegs sind, die wir gedacht waren, sondern stattdessen waren hopping in eines der extra-Dimensionen von String-Theorie vorausgesagt, und nehmen eine Verknüpfung zu ihrem Bestimmungsort. Wenn sie eine kürzere Distanz in die gemessene Zeit gereist, kann dann ihre tatsächliche Geschwindigkeit nicht schneller als das Licht gewesen sein.

Neutrinos

Vielleicht bedeutet die neue Entdeckung nicht, dass einfach alles schneller als Licht, sondern lediglich Neutrinos reisen kann. Wenn das der Fall ist, dann gibt es auf jeden Fall etwas Besonderes, dass Wissenschaftler nicht über diese Partikel wissen.

Neutrinos sind bereits verstanden Querköpfe. Sie sind neutral, fast masselosen Teilchen, die kaum jemals mit gewöhnlicher Materie interagieren. Sie kommen in verschiedenen Arten, Aromen, genannt und sie seltsam scheinen, von einem Geschmack zum anderen wechseln zu können. So ist es möglich, dass ihre Fähigkeiten schneller als Licht sowie Alleinstellungsmerkmale sind. (Oben, schickte ein Foto des Gran Sasso Labor Detektors in Italien, das endgültige Ziel der Neutrinos aus dem Schweizer Labor CERN.)

Tachyonen

In die 1960er Jahre Physiker vorgeschlagen kann, dass Partikel, die vorhanden sind schneller als das Licht reisen. Diese Teilchen, genannt Tachyonen, haben nur theoretisiert, nie erkannt. Wegen Tachyonen beunruhigende Eigenschaften, einschließlich der Möglichkeit, dass sie die Regel der Kausalität, verletzen würde haben sie viele Physiker eine Franse Begriff betrachtet.

Doch wenn die neue Entdeckung bestätigt wird, können Wissenschaftler wollen nehmen einen genaueren Blick auf die Theorie der Tachyonen. [Lesen Sie: Was wäre gerne reisen schneller als das Licht?]

Supernova 1987A

Eines der am meisten widersprüchlich Stücke von beweisen, um die neuen Erkenntnisse kommt aus Beobachtungen der Supernova SN1987A, liegt etwa 168.000 Lichtjahre von der Erde in der großen Magellanschen Wolke. Beobachtungen von diesem toten Stern aus dem Kamiokande II-Experiment in Japan festgestellt, dass die Erde innerhalb von Stunden von einander Licht und Neutrinos, in dem die Supernova herausgelöst angekommen. Über eine lange Strecke bedeutet dies, dass Licht und Neutrinos innerhalb 1 Teil in 100.000.000 optische Lichtgeschwindigkeit zu reisen.

Diese Beobachtung war ein bahnbrechender Erfolg in der Astronomie und Masatoshi Koshiba Physiker den Nobelpreis. [Wunderschöne Supernova Fotos]

Noch einverstanden nicht die neuen Erkenntnisse mit diesem Ergebnis. Sie empfehlen stattdessen, dass Neutrinos tatsächlich übertreffen Lichtgeschwindigkeit durch 60 Nanosekunden über 730 Kilometer, das entspricht 2 Teile in 100.000.

Es scheint eine Revision der Supernova-Messung oder die Neutrino-Ergebnisse, ist in Ordnung. (Oben ist ein Bild von einem Überrest der Supernova 1987A umgeben von einem glühenden Gaskocher, bekannt als die "Perlenschnur")

Entwicklung des frühen Universums

Viele andere Aspekte der Astronomie stehen konnte auch betroffen sein, wenn die neue Entdeckung hält. Einige wichtigen Gedanken über die Geschichte des Universums, basieren übrigens auf Neutrino Messungen und Theorien.

"Neutrinos sind reichlich in der Frühphase des Universums, und wenn sie sich anders verhalten, dies wirkt sich auf Berechnungen der Entwicklung des frühen Universums, Nukleosynthese und die Samen der Strukturbildung" schrieb Astronom Derek Fox der Pennsylvania State University in einer e-Mail zu LiveScience.

Darüber hinaus sind Neutrinos produziert in die Fusionsreaktionen, die Sterne macht, wenn diese Teilchen verhalten sich anders als gedacht, Sterne Modelle müssen möglicherweise überarbeitet werden. (Oben, eine künstlerische Darstellung der Geschichte des Kosmos.)