دراسة: سرعة الضوء قد لا تكون ثابتة

سرعة الضوء قد لا تكون ثابتة، ولكن تأخذ قيم متأرجحة

قام Marcel Urban ومجموعة من زملاءه بجامعة باريس الجنوبية في أورساي بتحديد آلية لمستوى كمي من أجل إعطاء تفسير للفراغ على أنه مملوء بأزواج من جسيمات افتراضية ذات قيم طاقية متأرجحة. الخصائص المتأصلة للفراغ، مثل سرعة الضوء، قد لا تكون ثابتة، ولكن متأرجحة. خلال هذه الفترة، وفي دراسة أخرى اقترح Gerd Leuchs و Luis L. Sánchez-Soto من معهد ماكس بلانك لفيزياء الضوء بألمانيا، على أن الثوابت الفيزيائية، كسرعة الضوء وما يسمى بـ ممانعة الفضاء الحر، تعتبر مؤشرات للعدد الاجمالي للجسيمات الذاتية الموجودة بالطبيعة.

يعتبر الفراغ واحد من بين أهم المفاهيم الفيزيائية المثيرة للإهتمام. فعندما نقوم بملاحظة على المستوى الكمي، الفراغ لا يكون فارغا، فهو مملوء بـ أزواج من جسيمات تظهر وتختفي بشكل متواصل مثل أزواج الكترون ــ بوزيترون أو كوارك ــ مضاد كوارك. هذه الجسيمات العابرة تعتبر جسيمات حقيقية، لكن مدة حياتها قصيرة جدا.

في دراستهم، أنشأ Urban وزملائه لأول مرة ، آلية كمومية مفصلة من شأنها تفسير مغنطة واستقطاب الفراغ، كإشارة إلى نفاذية وسماحية الفراغ، والسرعة المحدودة للضوء. هذه النتيجة لها صلة وثيقة بالموضوع لأنها تشير إلى وجود عدد محدود من الجسيمات السريعة الزوال لكل وحدة حجم في الفراغ. و كنتيجة لذالك، هنالك نظرية ممكنة على أن سرعة الضوء غير ثابتة، مثل ما افترضت ذالك الفيزياء التقليدية. ولكن بإمكانها أن تتأرجح عند مستوى مستقل من الطاقة لكل كم ضوئي، أو فوتون، هذه التأرجحات أكبر من تلك الناجمة عن جاذبية مستوى كمي. سرعة الضوء ستكون متعلقة اذن بتغيرات في خصائص الفراغ في الفضاء أو الزمن. تقلبات زمن انتشار الفوتون قدرت بأن تكون ذات رتبة 18- ^50.10 ثانية لكل متر مربع من الفراغ المجتاز، و الذي قد يكون قابل للإختبار بواسطة لايزر فائق السرعة.

من ناحية أخرى، قام Leuchs و Sanchez-Soto بتجسيد أزواج الجسيمات الظاهرية المشحونة مثل ثنائيات الأقطاب الكهربائية المسؤولة عن استقطاب الفراغ .. وجدوا أن خاصية معينة للفراغ تسمى الممانعة impédance، وهو أمر حاسم لتحديد سرعة الضوء، متعلقة فقط بمجموع مربع الشحنات الكهربائية للجسيمات و ليس بكتلها. إذا كانت فكرتهم على صح، فقيمة سرعة الضوء المشتركة مع قيمة ممانعة الفراغ تعطي مؤشرا لمجموع الجسيمات الأولية المشحونة الموجودة في الطبيعة. النتائج التجريبية تدعم هذه الفرضية.

توضيح: طاقة الفراغ
لمن لا يعلم بنظرية فاينمان في الالكتروديناميك الكمومي، و تفسير ماهية “الفراغ”، يجب التنويه إلى أن هذه فكرة “الفراغ المطلق” قد تم كسرها عبر نظرية فاينمان، عندما شرح لأول مرة فكرة “الطاقة المستعارة” و عمليات التحول اللحظية التي تحصل في الفراغ بين المادة و المادة المضادة، حيث أن عملية “إعارة الطاقة” تتم بشرط أن تكون بسرعة عالية، بحيث لا تلحظ الطبيعة عملية نشوء و فناء زوج من المادة و المادة المضادة، و بينت المعادلات الرياضية التي اكتشفها فاينمان أن الفراغ لا يمكن أن يكون تاماً و لا بأي شكل من الأشكال، بل إنه نشيط تماماً و مليء بالتفاعلات اللحظية التي تتم بكل لحظة، و هي ممكنة الحدوث كما وضحنا، بشرط أن تتم بسرعة كبيرة بحيث لا تلحظها الطبيعة

ترجمة: رضوان تشي
مراجعة: ماريو رحال

المصدر:
http://phys.org/news/2013-03-ephemeral-vacuum-particles-speed-of-light-fluctuations.html