آیا درباره‌ی سرعت نور اشتباه فکر می‌کنیم؟

فارنت: با مشاهده نزدیک‌ترین ابرنواختر کل تاریخ چالشی برای سرعت نور ایجادشده که یک فیزیکدان آمریکایی سعی در اثبات آن دارد.

ابرنواختر یا Supernova نامی است که روی انفجار ستاره‌های پرجرم جهان نهاده شده. در این انفجارها نوری ساطع می‌شود و فوتون و نوترینوها فاصله‌های چندین سال نوری را می‌پیمایند. این پدیده در هر ۱۰۰ یا ۲۰۰ سال یک‌بار رخ می‌دهد که بسیار نادر است. نوترینو‌ها ذراتی بنیادی هستند که ازنظر الکتریکی خنثی هستند و تمایل بسیار کمی برای واکنش دارند و به همین دلیل می‌توانند از میان ذرات تشکیل‌دهنده‌ی مواد عبور کنند و سرعتی معادل سرعت نور دارند.

در سال ۱۹۷۸ اخترشناسان ابرنواختر ۱۹۷۸a را رصد کردند که به‌قدری نزدیک بود که می‌شد با چشم غیرمسلح آن را دید؛ اما آن‌ها در تلسکوپ‌ها به چیز جدیدی دست نیافتند بلکه با آشکارگرهای نوترینو توانستند پدیده جدید و جالبی را رصد کنند.

انتظار می‌رفت نوترینوها و فوتون‌ها با سرعت نور از ابر ماژلانی بزرگ، سومین کهکشان نزدیک به راه شیری، عبور کرده باشند؛ اما همان‌طور که مشخص است نور همیشه با سرعت ۳۰۰۰۰۰۰۰۰ متر بر ثانیه حرکت نمی‌کند همانند چیزی که در شیشه و آب شاهد آن هستیم. در ابرنواختر هم تراکم بالای آن باعث می‌شود فوتون‌ها از سرعتشان کاسته شود و نوترینو‌ها زودتر به ما برسند.


طبق محاسبات دقیق نوترینوها باید حدود ۳ ساعت زودتر از فوتون‌ها به ما می‌رسیدند اما چیزی که واضح بود این بود که دو موج از نوترینوها به ما رسیدند که البته دلیل آن دو ابرنواختر مختلف حدس زده می‌شد. موج اول ۷.۷ ساعت زودتر و موج دوم ۴.۷ ساعت زودتر به ما رسیدند. نکته مهم همان چیزی است که اشاره کردیم یعنی نوترینوها باید پس از ابرنواختر ۳ ساعت زودتر از اولین فوتون‌ها به ما برسند که این‌چنین نبود.

بنا بر اعتقاد پروفسور جیمز فرانسون از دانشگاه مریلند بالتیمور، ما باید درباره‌ی رفتار نور تجدیدنظر کنیم. او در مقاله‌ای که در مجله New Journal of Physics منتشر کرده بر این باور است که به دلیل اثر مکانیک کوانتومی بر فوتون‌ها این اختلاف پیش می‌آید. به بیان علمی‌تر هنگامی‌که فوتون‌ها در خلأ حرکت می‌کنند به دو جفت الکترون-پوزیترون تبدیل می‌شوند و دوباره به فوتون تبدیل می‌شوند که تأثیر میدان‌های جاذبه باعث اختلال در این فرایند و درنتیجه تأخیر دررسیدن فوتون‌ها می‌شود.

به بیان ساده‌تر انرژی پتانسیل گرانشی انرژی جفت الکترون-پوزیترون را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این عمل باعث تغییر در سرعت آن می‌شود؛ اما آن‌قدر تأثیر کمی دارد که در یک فاصله‌ی ۱۶۳۰۰۰ سال نوری تنها تأخیری چندساعته را ایجاد می‌کند.

اگر حق با فرانسون باشد، میدان‌های گرانشی مرکز کهکشان از سرعت نور کاسته‌اند. گفته شد که دو موج مختلف با تفاوت ۳ ساعته به زمین رسیدند که احتمال می‌رود این اختلاف به دلیل نوع تابش از ابرنواختر بوده باشد. گرچه همان ۴.۷ ساعت زودتر رسیدن هم باعث ایجاد شبهه می‌شود. تشخیص جهت نوترینوها هم کار سختی است و برخی اخترشناسان یکی از این دو موج را به یک منبع دیگر نسبت داده‌اند.