Τέθηκε ένα νέο ανώτατο όριο για τη μάζα του φωτός. Με βάση μετρήσεις από παλλόμενα αστέρια στο Γαλαξία μας και μυστηριώδη ραδιοσήματα από άλλους γαλαξίες, η μάζα ενός φωτονίου δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 9,52 × 10^-46 χιλιόγραμμα. Αν και το όριο αυτό είναι απίστευτα μικρό, η ανακάλυψη ότι το φως έχει οποιαδήποτε μάζα θα άλλαζε βαθιά την κατανόηση του Σύμπαντος και της θεμελιώδους φυσικής.
Τα φωτόνια συνήθως περιγράφονται ως σωματίδια χωρίς μάζα, που κινούνται στο χωροχρόνο με σταθερή ταχύτητα στο κενό. Αυτή η σταθερότητα συνεπάγεται έλλειψη μάζας, και μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν στοιχεία που να το διαψεύδουν. Ωστόσο, δεν μπορούμε να είμαστε απολύτως βέβαιοι ότι τα φωτόνια είναι άμαζα.
Αν τα φωτόνια είχαν μη μηδενική μάζα, αυτό θα έφερνε επανάσταση στη φυσική. Θα αμφισβητούσε την ειδική σχετικότητα του Αϊνστάιν και την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Μάξγουελ, οδηγώντας πιθανότατα σε νέα φυσική και ενδεχομένως απαντώντας σε σημαντικά ερωτήματα σχετικά με το Σύμπαν, αν και εγείροντας πολλά περισσότερα.
Η μάζα ενός φωτονίου θα έπρεπε να είναι εξαιρετικά μικρή για να αποφευχθούν αξιοσημείωτες επιπτώσεις στην εμφάνιση του Σύμπαντος, καθιστώντας την άμεση μέτρηση προς το παρόν αδύνατη. Οι έμμεσες μετρήσεις μπορούν να δώσουν ένα ανώτερο όριο για αυτή την υποθετική μάζα, και αυτό ακριβώς έκανε μια ομάδα αστρονόμων.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Μηχανικής Sichuan, την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών και το Πανεπιστήμιο Nanjing ανέλυσαν δεδομένα από το Parkes Pulsar Timing Array και διάφορες πηγές γρήγορων ραδιοεκρήξεων για να προσδιορίσουν την πιθανή μάζα του φωτός.
Μια συστοιχία χρονομέτρησης πάλσαρ χρησιμοποιεί μια σειρά ραδιοτηλεσκοπίων για την παρακολούθηση αστέρων νετρονίων που εκπέμπουν παλλόμενες δέσμες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με εξαιρετικά ακριβή χρονισμό. Οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις είναι ισχυρές εκρήξεις φωτός άγνωστης προέλευσης, που ανιχνεύονται σε αχανείς διαγαλαξιακούς χώρους.
Επιτέλους είδαν την ακτινοβολία Χόκινγκ σε συγχώνευση “μωρών” μαύρων τρυπών
Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στο μέτρο της διασποράς, μια βασική ιδιότητα των πάλσαρ και των γρήγορων ραδιοεκρήξεων. Το μέτρο αυτό αντικατοπτρίζει πόσο μια στενά παλλόμενη δέσμη ραδιοφωτός διασκορπίζεται από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μεταξύ της πηγής και εμάς.
Αν τα φωτόνια έχουν μάζα, η κίνησή τους μέσα στον γεμάτο πλάσμα μη κενό χώρο θα επηρεαζόταν τόσο από τη μάζα όσο και από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στο πλάσμα, προκαλώντας μια καθυστέρηση ανάλογη με τη μάζα του φωτονίου.
Μια διάταξη χρονομέτρησης πάλσαρ αναζητά καθυστερήσεις στο συγχρονισμό των παλμών των πάλσαρ σε σχέση μεταξύ τους. Μέσα σε ένα εξαιρετικά ευρύ εύρος ζώνης, τα φαινόμενα διασποράς μπορούν να ελαχιστοποιηθούν, επιτρέποντας στους ερευνητές να υπολογίσουν τις πιθανές καθυστερήσεις που οφείλονται στη μάζα των φωτονίων.
Ομοίως, η αποδιάσπαση σημάτων από γρήγορες ραδιοεκρήξεις μπορεί να αποκαλύψει μια καθυστέρηση ανάλογη με τη μάζα των φωτονίων. Αναλύοντας αυτά τα δεδομένα, η ομάδα κατέληξε σε ένα ανώτερο όριο 9,52 × 10^-46 χιλιόγραμμα (ή 5,34 × 10^-10 ηλεκτρονικά βολτ c^-2). Αυτό δεν επιβεβαιώνει τη μάζα των φωτονίων, αλλά θέτει ένα νέο όριο όπου θα μπορούσε να βρίσκεται η μάζα, αν υπάρχει.
“Είναι η πρώτη φορά”, γράφουν οι συγγραφείς, “που η αλληλεπίδραση μεταξύ μιας μη μηδενικής μάζας φωτονίου και του μέσου πλάσματος έχει εξεταστεί και υπολογιστεί καθώς το φωτόνιο διαδίδεται μέσα στο μέσο πλάσματος”.
Αν και δεν είναι σημαντικά χαμηλότερη από μια μέτρηση που δημοσιεύθηκε το 2023, πρόκειται για μια βελτίωση. Οι επιστήμονες έχουν πλέον ένα πιο ακριβές εύρος για τη διερεύνηση των επιπτώσεων μιας υποθετικής μάζας φωτονίου.
Η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία των ραδιοτηλεσκοπίων υψηλής ακρίβειας. Μπορεί να μην ζυγίσουμε ένα φωτόνιο σύντομα, αλλά τα σταθερά υψηλότερης ποιότητας δεδομένα θα μας επιτρέψουν να περιορίσουμε περαιτέρω τη μέτρηση, βελτιώνοντας την κατανόηση των πιθανών επιπτώσεών του στο Σύμπαν.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
