وبلاگ

سرعت نور، ثابت است و همه ما این را می دانیم. ثابت بودن سرعت نور در خلاء یک فرض در نسبیت خاص و عام است. در کنار این، می توان با استفاده از قوانین الکترومغناطیس، رقم دقیق سرعت نور در خلاء را نیز محاسبه کرد و این رقم دقیقاً برابر است. 299792 کیلومتر بر ثانیه.

مردم همیشه تعجب می کردند و می پرسیدند که آیا؟ آیا شکستن سرعت نور ممکن است؟ و اکنون می توانیم به این سوال پاسخ دهیم.

این کشف انقلابی توسط محققانی از آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا و در دانشگاه روچستر در نیویورک، ایالات متحده آمریکا.

اشتباه نکنید، نور دارای محدودیت سرعت ثابتی است، اما تحت شرایط خاصی می‌توان آن را برای تک تک پالس‌های نوری شکست. محققان نیز همین کار را کردند.

برای به انجام رساندن این شاهکار، آنها استفاده کردند پلاسمابر حالت چهارم ماده. پلاسما شامل یک گاز یون ها. یون ها اساساً ذرات، اتم ها یا مولکول هایی با بار الکتریکی خالص هستند. نمونه رایج پلاسما رعد و برق است. اما همچنین می تواند با گرم کردن گاز خنثی یا قرار دادن آن در معرض یک میدان الکترومغناطیسی قوی به طور مصنوعی تولید شود. نمونه رایج کاربرد آن نور نئون است که برای دکوراسیون و نورپردازی از آن استفاده می کنیم.

همانطور که همه می دانیم، سرعت پالس های نور می تواند به طور قابل توجهی در محیط های مختلف متفاوت باشد و با سرعت نور در خلاء یکسان نباشد.. برای مثال سرعت نور در آب کمتر از خلاء است. حداکثر سرعت نوری که می توانیم مشاهده کنیم، سرعت نور در خلاء است و این در این آزمایش نقض می شود.

در این آزمایش، دانشمندان ابتدا یک پلاسمای هیدروژن-هلیوم با یونیزه کردن یک جت گاز با پرتو لیزر قطبی شده ایجاد کردند.

من زیاد وارد قطبی شدن نظریه نمی‌شوم، اما برای درک این آزمایش، مروری بر آن به زبان ساده ارائه می‌دهم. به طور معمول، هنگامی که یک پرتو نور حرکت می کند، دارای امواج نور در صفحات مختلف است و آنها زوایای متفاوتی با یکدیگر دارند. بنابراین برای بدست آوردن تنها یک صفحه خاص، از روشی به نام پلاریزه استفاده می کنیم که در آن وسیله ای به نام پلاریزه دارای یک زنجیره بلند نازک و با فاصله نزدیک از مولکول ها برای فیلتر کردن صفحه خاصی از نور است.

نمونه ای از پلاریزاسیون 1) منبع نور 2) نور غیرقطبی با همه صفحاتش 3) قطبش عمودی 4) نور قطبی شده عمودی

با انجام همه این کارها، آنها را هدف گرفتند پرتو لیزر دوم در پلاسما و جایی که دو پرتو متقاطع می شونداتفاق عجیبی افتاد مولفه افقی پرتو لیزر دوم نسبت به حالت قبلی کند شده است. اکنون، همانطور که قبلاً گفتم، یک پرتوی خاص از نور می‌تواند چندین صفحه در زوایای مختلف نسبت به یکدیگر داشته باشد، بنابراین یک صفحه یا جزء افقی و یک صفحه یا جزء عمودی نیز وجود دارد. بنابراین در این مورد مولفه افقی کند شد و این به دلیل تعامل بین دو لیزر و پلاسما اتفاق افتاد.

حالا که اندازه گرفتند تاخیر زمانی بین اجزای افقی و عمودی پالس لیزر دوم، سپس مشاهده کردند که سرعت‌های متفاوتی دارند و با تنظیم اختلاف فرکانس (معکوس زمان) بین دو پرتو، دریافتند که می‌توان سرعت را از 0.995 تنظیم کرد. c بین 0.12c و -0.34c است و بنابراین دوست من متوجه شد که پالس سریعتر از c حرکت می کند.

شایان ستایش است نه؟؟؟

اما بعد از همه اینها، ممکن است به این فکر کنید که چگونه فوتون ها، یعنی کوانتوم های نور، سریعتر از سرعت نور حرکت می کنند؟

خب، این یک اشتباه کلاسیک است. به دقت توجه کنید که در ابتدا به شما در مورد این اشتباه هشدار دادم و به شما گفتم که این فوتون نیست که سریعتر از سرعت نور حرکت می کند، بلکه پالس های آن است. سرعت پالس ها که از نظر فنی سرعت گروهی نامیده می شود، می تواند تفاوت قابل توجهی با سرعت نور در خلاء داشته باشد. فوتون ها چیزی جز یک اثر میدان الکترومغناطیسی نیستند نظریه میدان کوانتومی (QFT) و الکترودینامیک کوانتومی بنابراین این همان موج میدان الکترومغناطیسی است که پدیده نور برای آن رخ می دهد. بنابراین سرعت این موج در هنگام عبور از خلاء c است و پالس های نور ایجاد شده توسط آن می تواند در محیط های مختلف به دلیل سرعت های گروهی متفاوت تغییر کند. مثلا در محیطی مثل آب سرعتش کم میشه. درست است، سرعت گروه در محیط پلاسما افزایش می یابد.

برنامه های کاربردی

از نقطه نظر کاربردی، این آزمایش دانش ما را در زمینه فیزیک پلاسما بسیار افزایش می دهد. علاوه بر این، آزمایش نیز منجر به قابل توجهی خواهد شد
پیشرفت در فناوری لیزرکه تاکنون بیشتر به فیزیک حالت جامد و مواد نوری برای کاربردهای عملی متکی هستند.

استفاده از پلاسما برای تقویت یا تغییر ویژگی‌های نور به ما کمک می‌کند لیزرهای قوی‌تری بسازیم که می‌توانند در کاربردهایی مانند شتاب‌دهنده‌های ذرات و فناوری‌های همجوشی استفاده شوند.

برای کسانی که می خواهند مقاله تحقیقاتی این آزمایش را مطالعه کنند، کلیک کنید اینجا.

ممنون که خواندید!!!