ما هي الجسيمات التي تسافر أسرع من الضوء

زعم العالم فيزياء أنطونيو إيريديتو Antonio Ereditato في سبتمبر 2011 أنه اكتشف وجود جسيمات تسير بسرعة أعلى من سرعة الضوء، وأشار إلى أن هذا الاكتشاف العلمي سيغير فهمنا للكون، وكان أنطونيو يعمل مع 160 عالم آخرين في مشروع يسمى OPERRA، وكان هذا الاكتشاف صادما للجميع، وأوضح أن هذه الجسيمات هي “النيوترينوات neutrinos .

هل هناك جسيمات أسرع من الضوء

وجود جسيمات تسافر بسرعة أكبر من الضوء هو أمر غير ممكن وفقا لنظرية آينشتاين، حيث لا يوجد جسيمات أسرع من الضوء في هذا الكون. وبالتالي، فإن وجود مثل هذا الاكتشاف يمكن أن يقلب العديد من النظريات الفيزيائية التي تفسر الكون رأسا على عقب، ولذلك يجب إعادة النظر في العديد من النظريات العلمية الموجودة منذ عقود. وعلى الرغم من ثقة أنطونيو وفريقه البحثي في هذه النتائج، إلا أنهم لم يعلنوا عنها بشكل حاسم وطلبوا من المجتمع العلمي والعلماء الآخرين مساعدتهم في فهم ما يحدث بالضبط .

حقيقة سرعة جسيمات النيوترينوات

بعد البحث تبين أن نتائج مشروع OPERA كانت غير صحيحة، وسبب ذلك كان وجود أخطاء في تركيب التوصيلات التي تنقل إشارات دقيقة من أجهزة الجي بي إس GPS، وهذا الخطأ تسبب في تأخر الإشارة، مما أدى إلى تأخر غير متوقع في قياس زمن انتقال النيوترينو لمسافة محددة يتوقف عند 73 نانوثانية، وهذا يشير إلى أن النيوترينو اجتاز المسافة بسرعة أعلى من سرعة الضوء، وعلى الرغم من أن هذه الأخطاء تحدث عادة في الأجهزة المعقدة التي تقيس سرعة الجسيمات، إلا أن إيريديتو استقال بعد هذا الخطأ الغير مقصود .

لكن إذا كان هذا الأمر صحيح، فما الذي يجعله بكل تلك الأهمية ؟ هذا لأن العلماء متأكدين أنه لا يوجد شيء يسافر أسرع من سرعة الضوء، لأن سرعة الضوء في الفراغ تقدر بـ 299،792.458 كم في الثانية، أي حوالي 300.000 كم في الثانية، وبما أن الشمس تقع على بعد 150 مليون كيلومتر من كوكب الأرض، فإن ضوء الشمس يستغرق 8 دقائق و 20 ثانية بالضبط لكي يصل إلى الأرض .

سرعة الجسيمات الدقيقة

لم يستطع أي شخص حتى الآن أن يصنع شيء يستطيع التغلب على سرعة الضوء، ويعد ” مسبار الفضاء نيو هورايزونز ” واحد من أسرع الأشياء التي اخترعها البشر، حيث أنه مر ببلوتو في 2015، ووصلت سرعته لأكثر من 16 كم في الثانية، وهذا بالطبع لا يقارن بسرعة الضوء التي تبلغ 300.000 كيلو متر في الثانية كما ذكرنا .

وعلى الرغم من هذا فقد تمكن العلماء من جعل جسيمات دقيقة تتحرك بسرعة كبيرة جدا، حيث قام وليام بيرتوتزي في أوائل الستينيات بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا القيام بتجربة عملية تسريع للإلكترونات، وقد اعتمد في هذه التجربة على أن الإلكترونات تحمل شحنة سالبة وبالتالي يمكن أن تتنافر من الشحنات السالبة الأخرى للمادة، وكلما زادت طاقة عملية التنافر أو الارتداد، كلما زادت سرعة الإلكترونات، وقد نجح بيرتوتزي بالفعل في جعل سرعة هذه الجسيمات تقترب من سرعة الضوء، لكنها لم تصل أبدا إليها .

لماذا لا يمكن أن تصل الجسيمات لسرعة الضوء

الفوتونات هي الجزيئات التي تتكون منها الضوء، وبسبب سرعتها العالية، فلماذا لا يستطيع الإلكترونات وغيرها من الجزيئات الوصول لنفس السرعة؟

قال عالم الفيزياء روجر راسول من جامعة ملبورن أن الأشياء عندما تسير أسرع تصبح أثقل، وكلما زاد الثقل كلما كان من الصعب عليها أن تحقق التسارع وبالتالي لا تصل أبدا لسرعة الضوء، وهذا يختلف عن الفوتون الذي ليس لديه كتلة أصلا، لأنه لو كان يمتلك كتلة لما استطاع أبدا السفر بهذه السرعة، وبالتالي تكون الفوتونات جزيئات مميزة لأنها تسير في الفرغ بسرعة الضوء لأنها لا تمتلك كتلة، أما سفر الضوء عبر زجاج الألياف الضوئية يكون أبطأ بنسبة 40 % من سيره في الفراغ، ومن أمثلة الأشياء التي تسير بسرعة الضوء لأنها تتكون من الفوتونات : موجات الراديو، الضوء المرئي، الأشعة الفوق بنفسجية، الأشعة السينية، وأشعة جاما .