90 מיליון קילומטר בשנייה. חוץ מזה, הכל כרגיל
תמרה טראובמן
לפי ספרי הלימוד בפיסיקה, דבר אינו יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור בוואקום – 300 אלף קילומטרים בשנייה. תורת היחסות של איינשטיין אומרת כי ברגע שחפץ, אדם או מידע כלשהו ינועו מהר ממהירות האור, יישברו כל חוקי הפיסיקה וייווצר מצב פרדוקסלי: אדם יוכל לחזור אחורה בזמן, להרוג את אבא שלו ובכך למנוע במו ידיו את הולדתו.
ואולם במחקר שהתפרסם בגיליון האחרון של כתב העת המדעי “Nature”, חוקרים אמריקאים דיווחו כי הם הצליחו לגרום לפולס אור לשבור את מחסום מהירות האור. הפעלול הזה, אף שהוא מבלבל, אינו מפר כל עיקרון פיסיקלי.
החוקרים, ד”ר ליג'ון ואנג ועמיתיו ממכון המחקר NEC בפרינסטון שלחו פולס אור לתוך תא זכוכית מלא בגז של היסוד הכימי צסיום. סדרת יחסי גומלין בין השניים גרמה לפולס האור לנוע במהירות הגדולה פי 300 ממהירותו בוואקום.
הפיסיקאי פרופ' יעקב בקנשטיין מהאוניברסיטה העברית אומר שהמחקר “סתר את הקביעה הפופולרית, אך המוטעית, ששום דבר לא יכול לנוע מהר ממהירות האור”. רוב הפיסיקאים מאמינים היום שפולס של אור – שהוא קבוצת גלי אור חסרי מסה בתדירויות שונות – יכול לעבור את מהירות האור בוואקום.
ואנג מסכים כי הניסוי שלו אינו פותח עידן חדש של מסעות בזמן. השיטה שבה הוא ועמיתיו האיצו את מהירות פולס האור גם לא תוכל לגרום לחללית לעבור את מהירות האור, ואדם לא יוכל לשגר לחבריו מידע על תאונה עתידית.
משום שבניסוי לא עבר כל מידע במהירות הגבוהה ממהירות האור בוואקום, לא הופר אף אחד מהעקרונות הפיסיקליים המסבירים את העולם כפי שהוא מוכר לנו. פולס אור הוא, כאמור, מקבץ של גלי אור בתדירויות שונות. ברוב המקרים, גל אור נע בוואקום מהר יותר מאשר בחומר. היחס בין מהירות הגל בחומר ומהירותו בוואקום מכונה “מקדם שבירה”. מקדם השבירה תלוי בתדירות הגל ובמבנה הכימי והפיסי של החומר המתווך. ככל שמקדם השבירה גבוה יותר, כך הגל עובר בו לאט יותר. לזכוכית רגילה, למשל, יש מקדם שבירה של בערך 1.5. אבל אם מוסיפים לה מעט עופרת הוא עולה ל-1.6.
כדי להאיץ את פולס האור, החוקרים היו זקוקים לחומר עם מקדם שבירה נמוך, כדי שגלי האור יעברו בו מהר יותר. הם בנו תא זכוכית באורך שישה סנטימטרים ומילאו אותו בגז צסיום. לצסיום יש תכונה מיוחדת: בתחום תדירות מסוים, הוא גורם לגלים השונים בתדירויותיהם לנוע במהירויות מאוד שונות זו מזו.
הפולס נשבר כאשר עבר דרך התא, כמו שקורה כאשר כל פולס אור עובר בכל חומר מתווך. אבל בניגוד למה שבדרך כלל קורה בטבע, בסוף התא כל אורכי הגל התאחדו מחדש, ונוצר פולס אור חדש, הדומה במדויק לפולס שנכנס לתא.
הניסוי הוא אחד מסדרת ניסויים בחקר האופטיקה, המראים שפולסי אור מסוימים יכולים לנוע מהר יותר ממהירות האור בוואקום, כאשר מעבירים אותם בחומרים מיוחדים. לדברי ד”ר ג'ון מאראנגוס, מהקולג' המלכותי בלונדון, שכתב מאמר פרשנות שנלווה למחקר, פיסיקאים חיכו הרבה זמן לתוצאות הניסוי החדש. הניסויים הקודמים, אמר, משכו פחות תשומת לב מפני שפולסי האור שהואצו עוותו ביציאה מהתא, “ולכן היה קשה לפרש את תוצאותיהם”.
{הופיע בעיתון הארץ, 27/7/2000}
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~326934006~~~95&SiteName=hayadan
