Przełom w fizyce? Światło może mieć masę, naukowcy podali konkretną liczbę
W szkole uczyli nas, że światło może zachowywać się jak fala lub jak pojedyncze cząsteczki - fotony. Ale czy pędząc z taką prędkością, mogą w ogóle mieć jakąś masę? Naukowcy właśnie ustalili jej górną granicę.
Fotony najczęściej opisuje się jako pozbawione masy cząsteczki, które przemierzają czasoprzestrzeń ze stałą prędkością, nie mogąc w próżni ani przyspieszyć, ani zwolnić. Ta stała prędkość pociąga za sobą brak masy i nie ma dowodów, że jest inaczej. Nie ma jednak całkowitej pewności, że fotony są pozbawione masy.
Ile mogą ważyć fotony? Naukowcy znają górną granicę
Badając pulsujące gwiazdy rozproszone po całej Drodze Mlecznej, a także tajemnicze sygnały radiowe z innych galaktyk naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Inżynierii w Syczuanie, Chińskiej Akademii Nauk i Uniwersytetu w Nanjinga ustalili, że pojedynczy foton nie może być cięższy niż 9,52 × 10^-46 kilograma (0,000000000000000000000000000000000000000000000952 kg).
To niewielka granica, ale już samo odkrycie, że światło ma jakąkolwiek masę, znacząco wpłynęłoby na interpretację otaczającego nas wszechświata i rozumienie fizyki. Można powiedzieć nawet dobitniej, niezerowa masa miałaby poważne konsekwencje. Byłoby to sprzeczne ze szczególną teorią względności Einsteina i teorią elektromagnetyczną Maxwella, prowadziło do powstania nowej fizyki i odpowiedzi na wiele nurtujących naukowy świat pytań, a jednocześnie pojawiłoby się mnóstwo nowych.
Gdyby foton rzeczywiście miał masę?
Musiałby być niezwykle mały, aby nie miał większego wpływu na wygląd obserwowanego Wszechświata. A to oznacza, że w zasadzie nie dysponujemy odpowiednimi narzędziami, aby go bezpośrednio zmierzyć. Dlatego naukowcy posiłkują się pomiarami pośrednimi, które na ten moment pozwalają ustalić górną granicę hipotetycznej masy. Właśnie tego dokonała grupa chińskich naukowców.
Badanie pulsarów odbywało się przy użyciu radioteleskopów. Właściwość, która interesowała badaczy, znana jest jako miara dyspersji, jedna z kluczowych cech pulsarów i szybkich rozbłysków radiowych. Odnosi się do tego, jak mocno pulsująca wiązka fali radiowej rozpraszana jest przez wolne elektrony pomiędzy nami a źródłem światła.
Jeżeli fotony mają masę, na ich rozprzestrzenianie się w przestrzeni niepróżniowej wypełnionej plazmą będzie miała wpływ zarówno masa, jak i wolne elektrony w plazmie. To prowadziłoby do opóźnienia czasu proporcjonalnie do masy fotonu. Dalsze obliczenia pozwalają obliczyć, jakie opóźnienie może powodować hipotetyczna masa fotonu.
Trzeba jednak zauważyć, że liczba 9,52 × 10^-46 kilograma nie oznacza, że foton ma masę. Oznacza jedynie, że gdyby istniała, należy jej szukać poniżej tej granicy. Czy jest szansa, że niebawem poznamy odpowiedź na to pytanie? Prawdopodobnie nie. Naukowcy, publikując badanie w czasopiśmie The Astrophysical Journal wykazali, że istnieje obecnie potrzeba stosowania wysoce precyzyjnych radioteleskopów, a badania w najbliższej przyszłości będą polegały na uzyskiwaniu coraz dokładniejszych danych i kolejnym zawężaniu pomiarów.
Źródło: sciencealert.com
***
Co myślisz o pracy redakcji Geekweeka? Oceń nas! Twoje zdanie ma dla nas znaczenie.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
