Croatian English French German Italian Russian Spanish Swedish

4Dportal.com Facebook Profil4Dportal.com Twitter4Dportal.com YouTube kanal4Dportal.com RSS

A+ R A-

Svjetlost sporija od brzine svjetlosti

14955

Može li svjetlost biti sporija od brzine svjetlosti? A brža? Malo teorije iza nedavnog praktičnog eksperimenta koji je usporio gibanje svjetlosti u slobodnom prostoru.

 

 

Brzina svjetlosti u vakuumu nepromjenjiva je. Ta je činjenica jedan od kamena temeljaca moderne fizike. Svjetlost, ili općenito elektromagnetski val, u praznom prostoru putuje brzinom c koja iznosi 299792458 metara u sekundi. Točno 299792458, ni manje ni više. Bez decimala. Naravno, cjelobrojnost te temeljne fizičke konstante nije slučajna. Metar, jedna od sedam osnovnih jedinica Međunarodnog sustava, koji je nekad bio definiran kao četrdesetmilijunti dio Zemljina meridijana, od 1983. definira se kao duljina puta koji u vakuumu svjetlost prijeđe za vrijeme od 1/299792458 sekunde. Svaka jedinica je, naravno, stvar dogovora. No, to što je jedinica za duljinu definirana preko brzine svjetlosti u vakuumu, samo pokazuje koliko smo sigurni u nepromjenjivost te veličine. S druge strane, prošli je tjedan ugledni znanstveni časopis Science objavio rad grupe britanskih fizičara koja je pokazala, teorijski i eksperimentalno, da pojedinačni foton u praznom prostoru može putovati brzinom manjom od c. U čemu je kvaka?

U prozirnom sredstvu – primjerice vodi, staklu ili zraku – svjetlost putuje sporije nego u vakuumu. To se uči već u osmom razredu osnovne škole. Ako je prozirno sredstvo homogeno, znači svugdje jednakih svojstava, možemo ga opisati jednom veličinom koju nazivamo indeksom loma, n. Brzina svjetlosti u  sredstvu tada je c/n. Primjerice, dijamant ima indeks loma 2,4 pa je brzina svjetlosti u dijamantu oko 125000 km/s, za razliku od 300000 km/s koliko otprilike iznosi u vakuumu. Ono što se u školi ne uči, ni u srednjoj ni na fakultetu (osim ako ne studirate fiziku), jest da indeks loma može biti i manji od jedan. Što povlači da je c/n veće od brzine svjetlosti u vakuumu, što pak na prvi pogled narušava posebnu teoriju relativnosti. Na prvi pogled. Zapravo ju ne narušava jer c/n nije brzina kojom se prenosi signal, nego brzina kojom se širi faza vala. Tu brzinu nazivamo faznom brzinom, a ona može ne samo premašivati c nego u nekim posebnim slučajevima čak težiti u beskonačnost.

Osim fazne brzine, za svaki se val – ne samo elektromagnetski – može definirati i grupna brzina. To je brzina kojom putuje cijeli valni oblik. Postoje, naravno, precizne matematičke formule za grupnu i faznu brzinu, ali su one izvan dosega ovog teksta. Bitno je reći da se grupna brzina najčešće povezuje s brzinom prenošenja energije ili informacije. To je u većini slučajeva točno, ali ne uvijek. U posebnom sredstvu grupna brzina može nadmašiti brzinu svjetlosti, ali tada to opet nije brzina prenošenja signala. Još zanimljivije, grupna se brzina može jako smanjiti, čak svesti na nulu (kao da se laserski puls zaustavi) ili negativnu vrijednost (kao da se laserski puls giba unazad).

Sve te promjene, u odnosu na c, grupne ili fazne brzine elektromagnetskog vala posljedica su širenja vala kroz neko vrlo specifično sredstvo – medij koji ima određena svojstva. No, svjetlost nije mehanički val koji za svoje širenje treba medij. Svjetlost se može širiti i kroz potpuno prazan prostor. Kroz vakuum. U tom su slučaju fazna brzina, grupna brzina i brzina širenja signala sve jednake i iznose c. Doduše, uz jedan uvjet koji se obično podrazumijeva, no nije uvijek ispunjen: val se mora širiti neometano. Takav val fizičari nazivaju ravnim valom.

Usporavanje svjetlosti u vakuumu, o kojem se govori u zadnjem broju časopisa Science, ne odnosi se na ravni val. Odnosi se na val koji je itekako ometan, koji je natjeran na gibanje unutar posebno oblikovanog snopa – Gaussovog ili Besselovog. Ti snopovi nose nazive prema funkcijama koje opisuju njihovu geometriju. Britanski su fizičari, dakle, radili s takvim snopovima premda su zapravo opažali individualne fotone. Stvar je u tome da se intenzitet snopa danas može tako precizno smanjivati i svjetlost tako precizno detektirati da se doslovno može raditi s pojedinačnim česticama svjetlosti – fotonima. A ti fotoni svejedno poštuju ograničenje koje im nameće oblik snopa zadan posebnim razmještajem leća i kolimatora. Izmjereno smanjenje brzine fotona u vakuumu, u tom eksperimentu, odnosi se na grupnu brzinu i, do na preciznost mjerenja, slaže se teorijski predviđenim vrijednostima. Invarijantnost brzine svjetlosti u vakuumu vrijedi i dalje. Ali, samo za ravni val. To je jedan fini detalj prirode svjetlosti koji dosad nismo znali, a saznali smo ga eto u 2015. godini koju je UNESCO, sasvim prigodno, proglasio Međunarodnom godinom svjetlosti i tehnologija zasnovanih na svjetlosti.

Dr. sc. Dario Hrupec znanstveni je suradnik u području prirodnih znanosti. Radi na Institutu Ruđer Bošković u Zagrebu gdje se bavi se astročestičnom fizikom, posebice visokoenergijskom gama-astronomijom. Član je međunarodne kolaboracije MAGIC čiji su Čerenkovljevi teleskopi smješteni na kanarskom otoku La Palmi. Član je uredništva časopisa Priroda i urednik za fiziku terminološke baze hrvatskoga strukovnog nazivlja STRUNA. Predano se bavi promocijom i popularizacijom prirodnih znanosti.

 

 


Tags:     svjetlost      brzina      fizika      čestica      budućnost      prošlost      4Dportal
Joomla Templates and Joomla Extensions by ZooTemplate.Com

Dodaj komentar

Sigurnosni kod
Osvježi

ZNANSTVENIK TVRDI: Putovanje kroz vrijeme je moguće! Ali ovisi o jednoj misterioznoj čestici

ZNANSTVENIK TVRDI: Putovanje kroz vrijeme je moguće! Ali ovisi o jednoj misterioznoj čestici

Iako motivi znanstvene fantastike sve brže postaju stvarnost, od čovjekolikih robota do samovozećih automobila, jedan je koncept do sada cijelo vrijeme ostajao izvan našeg dohvata – putovanje kroz vrijeme.

Budi prvi i komentiraj! Klikova:88

Više...
Transhumanizam - Saudijska Arabija prva odobrila državljanstvo robotu

Transhumanizam - Saudijska Arabija prva odobrila državljanstvo robotu

Saudijska Arabija je u srijedu postala prva zemlja koja je dodijelila državljanstvo jednom robotu, i to ženskog spola.  

Komentari(1) Klikova:8234

Više...
Kinezi poslali foton u svemir pomoću kvantne teleportacije!

Kinezi poslali foton u svemir pomoću kvantne teleportacije!

Prošlog mjeseca kineski istraživači pokazali su da je kvantna komunikacija između Zemlje i svemira moguća, a sada su koristili tehnologiju za slanje fotona u svemir pomoću kvantne teleportacije.

Budi prvi i komentiraj! Klikova:3252

Više...
Evo kako sami možete napraviti uređaj za dobivanje besplatne električne energije

Evo kako sami možete napraviti uređaj za dobivanje besplatne električne energije

Vjerovali ili ne, možete sami kod kuće napraviti uređaj za dobivanje besplatne električne energije koja je ujedno i neograničena zahvaljujući tome što je ovaj uređaj zapravo perpetuum mobile. Video u...

Budi prvi i komentiraj! Klikova:9139

Više...
SPEKTAKULARNO: Ekipa iz Hrvatske dobila dozvolu za misiju na Mjesec!

SPEKTAKULARNO: Ekipa iz Hrvatske dobila dozvolu za misiju na Mjesec!

LOS ANGELES (30. kolovoza 2016.) - Danas je XPRIZE timu Synergy Moon službeno odobrio plan lansiranja u sklopu natjecanja za Google Lunar XPRIZE, s fondom nagrada od 30 milijuna dolara,...

Budi prvi i komentiraj! Klikova:9621

Više...
FASCINANTAN SPOJ S PRIRODOM - Poslušajte biljke kako proizvode glazbu

FASCINANTAN SPOJ S PRIRODOM - Poslušajte biljke kako proizvode glazbu

Oni koji vole razgovarati sa svojim cvijećem sada mogu uživati u glazbenoj pratnji zahvaljujući japanskom izumu kojim se listovi i latice mogu priključiti na elektronsko pojačalo.

Budi prvi i komentiraj! Klikova:10692

Više...
Izumljen biomaterijal koji obnavlja zubno tkivo

Izumljen biomaterijal koji obnavlja zubno tkivo

Zahvaljujući modernoj prehrani bogatoj ugljikohidratima, ali i nemaru znatnog broja ljudi prema oralnoj higijeni, bolesti zuba i okolnog tkiva postale su prava pošast suvremenog društva, gdje zubari svake godine obave...

Budi prvi i komentiraj! Klikova:9408

Više...
Razlika između sociopata i psihopata

Razlika između sociopata i psihopata

Danas se pojmovi sociopat i psihopat često koriste da bi izrazili isto značenje, a uglavnom se koriste kao ljepši način izbjegavanja riječi „luđak“. Međutim, posljednjih godina se naglašava...

Budi prvi i komentiraj! Klikova:10521

Više...
STAR TREK? Ručnim molekularnim skenerom ćemo moći provjeriti kemijski sastav hrane i pića

STAR TREK? Ručnim molekularnim skenerom ćemo moći provjeriti kemijski sastav hrane i pića

Dobivene rezultate analize skener odmah šalje putem Bluetootha na mobilnu aplikaciju smartphonea svog korisnika.

Budi prvi i komentiraj! Klikova:8221

Više...
Ova karta prikazuje putanje svih ljudskih svemirskih misija

Ova karta prikazuje putanje svih ljudskih svemirskih misija

Kako je istraživanje svemira opet u modi potvrđuje uključivanje sve većeg broja zemalja u novu svemirsku utrku, ali i brojnih privatnih firmi, kako iz SAD-a, tako i iz drugih dijelova...

Budi prvi i komentiraj! Klikova:8773

Više...
Transhumanizam - Robotska revolucija

Transhumanizam - Robotska revolucija

Tijekom sljedećih 20 godina možemo očekivati velike promjene u globalnoj ekonomiji koje će dovesti povećanja nezaposlenosti i socijalne nejednakosti, otkrio je dokument koji su napisali analitičari investicijske banke Bank of...

Budi prvi i komentiraj! Klikova:11869

Više...
Marihuana u Svemiru: NASA otkrila THC na dijelu meteorita

Marihuana u Svemiru: NASA otkrila THC na dijelu meteorita

Istraživanje je napravljeno na uzorku meteorita koji je pao prije četiri godine u pustinji Nevadi.

Budi prvi i komentiraj! Klikova:11496

Više...
IBM TrueNorth: Procesor koji funkcionira poput ljudskog mozga

IBM TrueNorth: Procesor koji funkcionira poput ljudskog mozga

Današnji svijet zasnovan je na procesorima koji u sekundi izvrše nekoliko milijardi proračuna, a najnoviji procesor kompanije IBM pod nazivom TrueNorth baziran je na ljudskom mozgu, tj. imitira njegovu strukturu.

Budi prvi i komentiraj! Klikova:14230

Više...
Europska svemirska agencija planira graditi naselje na Mjesecu

Europska svemirska agencija planira graditi naselje na Mjesecu

Tek što je stupio na dužnost ravnatelja Europske svemirske agencije (ESA), Johann-Dietrich Wörner privukao je pažnju planom kolonizacije Mjeseca.

Budi prvi i komentiraj! Klikova:10787

Više...
L'Oreal: 3D ispis ljudske kože

L'Oreal: 3D ispis ljudske kože

Koža, ali i druga tkiva mogu se po potrebi ispisivati u specijaliziranim 3D pisačima, što omogućuje njihovu masovnu proizvodnju, zasad za laboratorijske, ali kasnije vjerojatno i za medicinske potrebe.  

Budi prvi i komentiraj! Klikova:13063

Više...
10 čudesnih i bizarnih svemirskih tijela i pojava u našem Sunčevom sustavu za koje vjerojatno niste znali

10 čudesnih i bizarnih svemirskih tijela i pojava u našem Sunčevom sustavu za koje vjerojatno niste znali

Ljudska vrsta svoje poglede sve više okreće dalekim zvijezdama i njihovim svjetovima, a nismo još zagrebali niti površinu onoga što nam je u dvorištu!

Budi prvi i komentiraj! Klikova:18421

Više...
Svemirski centar u Hrvatskoj

Svemirski centar u Hrvatskoj

Prvi letovi za svemir iz Hrvatskog svemirskog centra u Udbini trebali bi krenuti već 2019. godine, dok su tzv. ZeroG letovi bestežinskog stanja planirani za prvu polovicu 2016. godine.  

Budi prvi i komentiraj! Klikova:16123

Više...

Popularno

Partneri

Prijava

Registracija

*
*
*
*
*

* Polje je obavezno