U znanstvenim krugovima često se susreće pitanje kako je moguće da određene čestice, poput onih otkrivenih u eksperimentima s neutrinima, dostižu brzine veće od brzine svjetlosti u vakuumu. Na prvi pogled takav rezultat izgleda proturječan temeljnoj teoriji relativnosti, koja postavlja svjetlosnu brzinu kao nepremostivi limit. Detaljnim proučavanjem otkriva se da se radi o složenim fenomenima koji ne krše poznate zakone fizike, već otvaraju nova pitanja o strukturi svemira i načinu na koji mjerimo brzinu.
Sadržaj...
Što zapravo znači brzina svjetlosti
Prema teoriji relativnosti, brzina svjetlosti u vakuumu – približno 299 792 458 metara u sekundi – predstavlja najvišu moguću brzinu kojom se informacije ili materija mogu kretati. Ova granica proizlazi iz činjenice da bi bilo koji objekt s masom morao neograničeno povećavati svoju energiju kako bi se približio svjetlosnoj brzini, što je praktično nemoguće. Stoga se u svakodnevnoj fizici smatra da ništa ne može „prelaziti“ svjetlost.
Ipak, relativnost ne isključuje pojavu fenomena koji se na prvi pogled čine bržim od svjetlosti, ali ne prenose informacije ili energiju na način koji bi narušio uzročnost. Takvi fenomeni se nazivaju superluminalnim i najpoznatiji su Čerenkovovo zračenje te određeni oblici kvantnog tuneliranja.
Zašto se pojavljuju superluminalni fenomeni
Brzina svjetlosti u vakuumu je apsolutni limit, ali u drugim sredinama svjetlosna brzina je manja. Kada čestica prolazi kroz takav medij brže od brzine svjetlosti u tom mediju, nastaje efekat koji se ne može zamijeniti s kršenjem relativističkog zakona, jer se brzina svjetlosti u vakuumu ne mijenja. U takvim situacijama čestica ne „prelazi“ svjetlosni limit, već se njezino kretanje uspoređuje s lokalnom brzinom svjetlosti.
Jedan od najčešćih primjera je Čerenkovovo zračenje, koje nastaje kada nabojena čestica prolazi kroz vodu ili staklo brže od brzine svjetlosti u tim tvarima. Umjesto da se svjetlost „prelazi“, čestica uzrokuje emisiju plave svjetlosti koja se širi u obliku svjetlosnog vala, slično zvučnom udaru pri prelasku zvučnog zida.
Primjeri iz eksperimenta i istraživanja
Početak zanimanja za iznimno brze čestice započeo je otkrićem neutrina – izuzetno laganih i slabo interaktivnih čestica koje nastaju u nuklearnim reakcijama, poput onih u Sunčevom suncu ili u nuklearnim reaktorima. Godine 2011. eksperiment OPERA najavio je mjerenje neutrina koja su navodno stig
