Lichtgeschwindigkeit möglicherweise nicht konstant, Physiker sagen

Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, oder wie Lehrbücher sagen. Aber einige Wissenschaftler untersuchen die Möglichkeit, die dieser kosmischen Tempolimit ändert, eine Folge der Natur das Vakuum des Weltraums.

Die Definition der Lichtgeschwindigkeit hat breiteren Implikationen für Felder wie Kosmologie und Astronomie, die eine stabile Geschwindigkeit für Licht im Laufe der Zeit annehmen. Zum Beispiel kommt die Lichtgeschwindigkeit Messbetrieb die Feinstruktur-Konstante (Alpha), bestimmt die Stärke der elektromagnetischen Kraft. Und unterschiedliche Lichtgeschwindigkeit würde die Stärken der molekularen Bindungen und die Dichte der Kernmaterie selbst ändern.

Eine nicht-konstante Lichtgeschwindigkeit könnte bedeuten, dass Schätzungen über die Größe des Universums aus sein könnte. (Leider wird nicht es unbedingt, dass wir reisen schneller als das Licht, weil die Auswirkungen der Theorien der Physik wie Relativitätstheorie eine Folge der Licht Geschwindigkeit sind). [10 Auswirkungen schneller als Licht zu reisen]

Zwei Publikationen in der Europäischen Physik Journal D im März, versuchen die Lichtgeschwindigkeit die Quanteneigenschaften des Raumes selbst abgeleitet. Beide schlagen etwas unterschiedliche Mechanismen, aber die Idee ist, dass man Annahmen über die Interaktion von elementaren Teilchen und Strahlung verändert die Geschwindigkeit des Lichts ändern kann. Beide behandeln Raum als etwas, das nicht leer ist, aber eine tolle große Suppe von virtuellen Teilchen wink, dass ein-und Existenz in winzigen Bruchteilen einer Sekunde.

Kosmische Vakuum und Lichtgeschwindigkeit

Die erste, vom Blei Autor Marcel Urban von der Université du Paris-Sud, befasst sich mit der kosmischen Vakuum, das oft angenommen wird, leeren Raum. Die Gesetze der Quantenphysik, die subatomaren Teilchen und alles sehr kleine Regeln, sagen, dass das Vakuum des Weltraums tatsächlich voll von fundamentalen Teilchen wie Quarks, genannt "virtuelle" Teilchen. Diese Materieteilchen, die immer mit ihrem entsprechenden Antiteilchen Gegenstück gepaart sind, pop in Existenz und fast unmittelbar aufeinander. Wenn Materie und Antimaterie-Teilchen berühren, vernichten sie einander.

Photonen des Lichts, werden wie sie durch den Raum fliegen, gefangen genommen und wieder durch diese virtuellen Teilchen emittiert. Urban und seine Kollegen vorschlagen, dass die Energien dieser Teilchen – speziell die Höhe der Gebühr, die sie tragen – Einfluss auf die Geschwindigkeit des Lichts. Da die Menge an Energie, die ein Teilchen zum Zeitpunkt wird ein Photon es trifft im Wesentlichen zufällig sein wird, sollte der Effekt auf, wie schnell sich Photonen bewegen zu variieren.

So sollte die Höhe der Zeit, die das Licht braucht, um einen bestimmten Abstand zu überqueren als die Quadratwurzel aus dieser Entfernung variieren, aber der Effekt sehr klein wäre – in der Größenordnung von 0,05 Femtosekunden pro Quadratmeter des Vakuums. Eine Femtosekunde entspricht einem Millionstel einer Milliardstel Sekunde. (Die Lichtgeschwindigkeit wurde gemessen im vergangenen Jahrhundert mit hoher Präzision in der Größenordnung von Teilen pro Milliarde, so ist es ziemlich klar, dass die Wirkung klein sein muss.)

Finden diese winzige Schwankungen, die Forscher sagen, könnte Maßnahme wie Licht zerstreut sich in langen Abständen. Einige astronomische Phänomene, wie z. B. Gamma Ray Bursts, erzeugen Impulse der Strahlung aus weit genug entfernt, dass die Schwankungen festgestellt werden konnte. Die Autoren schlagen auch, dass mit Hilfe von Lasern prallte zwischen Spiegel platziert ungefähr 100 Yards auseinander, mit einem Lichtstrahl Prellen zwischen ihnen mehrere Male, um diese kleinen Änderungen zu suchen.

Partikel-Arten und Lichtgeschwindigkeit

Das zweite Papier schlägt einen anderen Mechanismus, sondern kommt zu dem gleichen Schluss, die Geschwindigkeitsänderungen Licht. In diesem Fall sagen Sie Gerd Leuchs und Luis Sánchez-Soto, vom Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen, Deutschland, dass die Anzahl der Arten von Elementarteilchen, die im Universum vorhanden sein kann, was die Geschwindigkeit des Lichts macht, was es ist.

Leuchs und Sanchez-Soto sagen, dass es sein sollte, durch ihre Berechnungen in der Größenordnung von 100 "Arten" von Teilchen, die Aufladungen haben. Das aktuelle Gesetz über Teilchenphysik, das Standardmodell kennzeichnet neun: das Elektron, Myon, Tauon, die sechs Arten von Quarks, Photonen und dem W-Boson. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Die Gebühren dieser Partikel sind wichtig für ihr Modell, da alle Gebühren haben. Eine Menge Impedanz genannt richtet sich nach der Summe der Kosten ab. Die Impedanz hängt wiederum von der Permittivität des Vakuums, wieviel es elektrische Felder, sowie seine Durchlässigkeit widersteht oder wie gut sie magnetische Felder unterstützt. Lichtwellen sind aus einer elektrischen und magnetischen Welle, also diese Mengen (Permittivität und Durchlässigkeit) ändern, ändert die gemessene Geschwindigkeit des Lichts.

"Wir berechnet haben die Permittivität und Permeabilität des Vakuums durch die ephemere virtuelle instabilen Elementarteilchen" schrieb Soto-Sanchez in einer e-Mail zu LiveScience. "Es stellt sich heraus, jedoch von einem einfachen Modell kann man erkennen, dass diese Konstanten enthalten im wesentlichen gleichwertige Beiträge der verschiedenen Arten von elektrisch geladenen Teilchen-Antiteilchen-Paaren: sowohl die bekannt und diese bisher unbekannt für uns."

Beide Papiere sagen, dass Licht mit virtuellen Teilchen-Antiteilchen-Paare Interaktion. Die Impedanz des Vakuums (das würde beschleunigen oder verlangsamen die Geschwindigkeit des Lichts) hängt im Leuchs und Sanchez-Soto-Modell die Dichte der Partikel. Die Impedanz bezieht sich auf das Verhältnis der elektrische Felder, magnetische Felder im Licht; jede leichte Welle setzt sich aus beiden Arten von Feld und seinen Messwert, zusammen mit der Permittivität des Raumes gegenüber Magnetfeldern, regelt die Geschwindigkeit des Lichts.

Einige Wissenschaftler sind zwar ein wenig skeptisch. Jay Wacker, ein Teilchenphysiker am SLAC National Accelerator Laboratory, sagte er nicht zuversichtlich, was die mathematischen Techniken, und, dass es in beiden Fällen schien die Wissenschaftler waren nicht Anwendung der mathematischen Werkzeuge in der Weise, dass die meisten würden. "Der richtige Weg, dies zu tun mit den Feynman-Diagramme", sagte Wacker. "Es ist eine sehr interessante Frage [die Lichtgeschwindigkeit]," fügte er hinzu, aber die Methoden in diesen Papieren sind wahrscheinlich nicht ausreichen, um es zu untersuchen.

Das andere Problem ist, dass wenn es gibt wirklich eine Menge von anderen Teilchen im Standardmodell Maß hinaus, dann diese Theorie braucht einige ernsthafte Überarbeitung. Aber so weit seine Vorhersagen haben bestätigt, vor allem mit der Entdeckung des Higgs-Bosons. Dies bedeutet nicht, es gibt nicht mehr Partikel gefunden werden – aber wenn sie draußen sind sie über die Energien derzeit erreichbare mit Teilchenbeschleunigern und daher ziemlich schwer, und es ist möglich, dass ihre Auswirkungen anderswo gezeigt hätte.

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