Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας υπό δοκιμή σ' ένα μικρό γυάλινο σωλήνα

Από την υπηρεσία διανομής ειδήσεων AlphaGalileo, Νοέμβριος 2003

Η πιο ακριβής δοκιμή μέχρι σήμερα στη θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Einstein γίνεται στο Πανεπιστήμιο του Sussex. Ο έλεγχος της θεωρίας του Einstein που διατυπώθηκε το 1905 θα μπορούσε ν' αλλάξει το πρόσωπο της σύγχρονης φυσικής. Θα εξετασθούν συγκεκριμένα οι απειροελάχιστες τροποποιήσεις που εισάγει η κβαντική βαρύτητα στην γενικά παραδεκτή θεωρία από το 1905. 

Η εξέταση της θεωρίας του Einstein είναι συνήθως μια δαπανηρή και χρονοβόρα πειραματική διαδικασία. Τα πειράματα που τρέχουν πάνω στο θέμα αυτό, περιλαμβάνουν διαστημικά προγράμματα πολλών εκατομμυρίων δολαρίων. Ο φυσικός Dr Ben Varcoe έχει επινοήσει ένα τρόπο να προσγειώσει την έρευνα αυτή ξανά στη Γη. 

Ο Dr Varcoe αναφέρει: “Δημιουργήσαμε ένα νέο νέο τρόπο εξέτασης του προβλήματος χωρίς να χρειάζεται να θέσουμε σε τροχιά διαστημικά οχήματα με το υψηλό κόστος που συνεπάγεται αυτό. Θα έχουμε καλύτερα αποτελέσματα εδώ στο Sussex, φωτίζοντας με λέιζερ μικρούς γυάλινους σωλήνες και μετρώντας τα αποτελέσματα."

Το πείραμα στοχεύει στην κβαντική βαρύτητα, μια θεωρία η οποία εισάγει πολύ μικρές τροποποιήσεις στην θεωρία του Einstein.

Το πείραμα έχει σχεδιαστεί ώστε να μετρήσει ακριβώς οποιεσδήποτε μεταβολές στην ταχύτητα του φωτός κατά την διάρκεια του τεστ.

Ο σκοπός είναι να βρούμε αν η ταχύτητα του φωτός "c", είναι πραγματικά σταθερή στην περίφημη εξίσωση Ε=mc² .

Ο Einstein έθεσε ως αξίωμα ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή, ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα κινούνται οι παρατηρητές του πειράματος. Νεώτερες φυσικές θεωρίες όπως η κβαντική βαρύτητα και η θεωρία χορδών, εισάγουν συχνά μικρές μεταβολές στη θεωρία του Einstein. 

Το φως έχει δύο ιδιότητες, το χρόνο που χρειάζεται για να μετακινηθεί μεταξύ δύο σημείων, και την απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών του ηλεκτρομαγνητικού κύματος από το οποίο αποτελείται.

Η κβαντική φυσική επιτρέπει να μεταβληθεί ο χρόνος που χρειάζεται το φως για να μετακινηθεί μεταξύ δύο σημείων ενώ διατηρούμε την ίδια ταχύτητα των κυμάτων.

Το πείραμα του Varcoe περιλαμβάνει την επιβράδυνση ενός παλμού φωτός, τόσο πολύ, ώστε να χρειάζεται πάρα πολύ χρόνο για να ταξιδέψει μεταξύ δύο σημείων του πειράματος μέσα στην έκταση των χώρων του πανεπιστημίου.

Χαμηλώνοντας τόσο πολύ την ταχύτητα του παλμού φωτός είναι δυνατόν να εξετάσουμε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα από τα οποία αποτελείται ο παλμός και να ελέγξουμε την θεωρία του Εινστειν με μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ. 

Και εξηγεί ο Dr Varcoe: “Κανείς στη Βρετανία δεν έχει ποτέ δοκιμάσει να επιβραδύνει το φως τόσο πολύ γι αυτό το σκοπό.   η ταχύτητα του φωτός είναι πολύ μεγάλη, περίπου 300.000 χλμ/sec, και γι αυτό χρειαζόμαστε τόσο μεγάλες αποστάσεις να διανύσει το φως και συνεπώς είναι απαραίτητες οι διαστημικές κλίμακες αποστάσεων για τον έλεγχο της θεωρίας.

Εμείς θα χρησιμοποιήσουμε ένα γυάλινο σωλήνα μήκους 5cm, με αέριο στο εσωτερικό του, για να επιβραδύνουμε το φως από 3 λέιζερ μέχρι της ταχύτητας των 10 μέτρων/δευτερόλεπτο. Πρόκειται για μια απλή πρακτική μέθοδο για ν' αντιμετωπίσουμε μια μεγάλη διανοητική πρόκληση." 

Το πείραμα θα εκτελεστεί από τον Dr Varcoe με τη βοήθεια δύο προπτυχιακών σπουδαστών. Τα πρώτα αποτελέσματα αναμένονται εντός 6 μηνών και η τελική ανάλυση θα είναι μέχρι το τέλος του 2005.