حرکت با بیشترین سرعت

حرکت با سرعتی فراتر از سرعت نور، از رویاهای همیشگی بشر بوده است. این رویا آنقدر بزرگ و تا حد زیادی دست نیافتنی بوده است که عمدتا از آن در داستان‌های علمی، تخیلی یاد می‌شود. با این حال، پیشرفت خیره‌کننده فناوری‌های نوین موجب شده است، بشر همواره به فکر عملی ساختن این ایده باشد.

کد خبر: ۴۳۴۹۴۶

این جاه‌طلبی به جایی رسیده است که گفته می‌شود، ایده حرکت با سرعتی فراتر از سرعت نور، دیگر تنها به داستان‌های علمی، تخیلی محدود نخواهد بود. صحبت از نوترینوها یا مرموزترین ذرات موجود در عالم است که بسیاری از دانشمندان، ریشه پیدایش هستی را در آنها جستجو می‌کنند. بتازگی گروهی از دانشمندان گزارش‌هایی مبنی بر مشاهده نوترینوهایی منتشر کرده‌اند که بنا به ادعای آنها سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند. اگر ادعای این دانشمندان درست باشد، باید گفت مفهوم تازه‌ای از دنیای افسانه‌های علمی، تخیلی جدا شده و سر از دنیای واقعیت درآورده است.

براساس نظریه نسبیت که از سوی آلبرت اینشتین مطرح شد، هیچ چیز نمی‌تواند در محیط خلأ سریع‌تر از نور حرکت کند. البته تا چندی پیش هیچ کس شکی در صحت این فرض نداشت، اما به نظر می‌رسد با پیشرفت علوم جدید هیچ چیز غیرممکن نباشد. دانشمندانی که در پروژه‌ای موسوم به OPERA واقع در ژنو حضور دارند و مدت‌هاست درباره این مقوله کار می‌کنند، نتایج آزمایش‌هایی را اعلام کرده‌اند که براساس آنها، نوترینوها می‌توانند با سرعتی فراتر از سرعت نور سیر کنند، اما نوترینوها چه نوع ذراتی هستند؟

نوترینوها از بنیادی‌ترین ذراتی هستند که نقش اصلی را در پیدایش عالم ایفا می‌کنند. در حقیقت، این ذرات از تازه‌ترین ذراتی به شمار می‌آیند که تاکنون شناخته شده‌اند. نوترینوها شباهت زیادی به الکترون‌ها دارند و البته الکترون‌ها تقریبا برای همه آنها که پیشرفت‌های علمی را دنبال می‌کنند، شناخته شده‌اند، اما یک تفاوت عمده وجود دارد و آن این که نوترینوها حامل بار الکتریکی نیستند و ازآنجاکه از نظر الکتریکی خنثی هستند، تحت تاثیر نیروهای الکترومغناطیسی قرار نمی‌گیرند. دانشمندان 3 نوع نوترینو را شناخته‌اند و شواهد جدی وجود دارد مبنی بر این که هیچ نوع نوترینو جدیدی وجود نخواهد داشت. داستان کشف نوترینو به سال 1930 باز می‌گردد. این ایده هنگامی کشف شد که ولفگانگ پاولی، برای حفظ اصل بایستگی انرژی در تولید ذرات بتا چاره‌ای اندیشید. پاولی وقتی برای نخستین بار تئوری‌اش را عرضه کرد، نوترون هنوز کشف نشده بود و این خود، یکی از نکات جالب توجه در فرآیند پیچیده کشف نوترینو به شمار می‌آید. نوترینوها تقریبا جرمی ندارند و این نکته نیز یکی از ویژگی‌های عجیب این ذرات است. دانشمندانی که در پروژه OPERA حضور دارند، از مدت‌ها پیش مطالعه ویژگی‌های یک پرتو نوترینویی را که در شتاب‌دهنده‌های سرن (CERN) تولید می‌شود، مورد مطالعه قرار داده‌اند. نتیجه بررسی این دانشمندان نشان داد، نوترینوها سرعتی فراتر از سرعت نور دارند، اما این یافته هیجان‌انگیز چگونه به دست آمد؟

با‌کشف این حقیقت که نوترینوها سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند، نظریه نسبیت اینشتین با تردیدهایی روبه‌رو
شده است

فیزیکدانان در حال انجام آزمایش‌های روزمره روی ذرات نوترینویی بودند که میان تاسیسات HQ سرن و آزمایشگاه گران ساسو ایتالیا در حرکت بود. زمانی که این ذرات به فاصله 730 کیلومتری‌شان رسیدند، آنها با انجام یک سری محاسبات دقیق متوجه شدند، نوترینوها سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند؛ سریع‌تر از سریع‌ترین سرعت ثبت شده در عالم. محاسبات دانشمندان نشان می‌دهد، فوتون‌های نوری این فاصله را در 4/2 میلی ثانیه طی می‌کنند، اما زمانی که سرعت حرکت نوترینوها مورد بررسی قرار گرفت، معلوم شد آنها 60 نانوثانیه زودتر این مسیر را طی کردند.

این نتایج از نظر علمی تایید شده است و شکی در درستی آنها نیست. با این حال، تازه این آغاز یک فرآیند طولانی و پیچیده است که در آن، دانشمندان با نتایج گیج‌کننده‌ای مواجه شده‌اند. آنتونیو اردیتاتو سخنگوی سرن می‌گوید: نتایجی که در این آزمایش‌ها به دست آورده‌ایم، هیجان‌انگیز و غیرقابل پیش‌بینی بوده است. شاید آنها انتظار چنین نتایجی را نداشته‌اند. آنتونیو اردیتاتو ادامه می‌دهد: به رغم ماه‌ها تحقیق و بررسی دقیق که در این زمینه صورت گرفته، هنوز توضیح کافی و مستندی برای نتایج به دست آمده ارائه نشده و این بر پیچیدگی‌های موجود افزوده است. در صورتی که این مشاهدات حقیقت داشته باشند، باید منتظر انقلابی بزرگ در معتبرترین نظریه‌های فیزیکی بود. دانشمندانی که در پروژه OPERA حضور دارند، نتایج اولیه تحقیقات خود را به مجامع علمی مختلف سراسر جهان ارائه کرده‌اند تا آنها نیز نظر خود را در این باره مطرح کنند. این دانشمندان امیدوارند، سایر محققان جهان نیز با بررسی این نتایج به انجام دوباره این آزمایش‌ها ترغیب شوند.

پروژه OPERA سال 2006 آغاز شد و هدف اصلی آن، مطالعه نوسان و تغییر نوترینوهای ناپایدار به نوترینوهای tau بود. نخستین بار سال 2010، دانشمندان این پروژه، به آنچه می‌خواستند دست یافتند، نتایجی که دانشمندان در پروژه OPERA به دست آوردند، حاصل مشاهداتی است که روی بیش از 15 هزار رویداد نوترینویی (neutrino events) صورت گرفت. در حال حاضر، دانشمندان این پروژه به دنبال پیدا کردن توضیحی مناسب برای این رویداد هستند و به همین دلیل، مطالعات دامنه‌داری را برای ماه‌های آینده برنامه‌ریزی کرده‌اند تا در نهایت به ماهیت اصلی مشاهداتشان دست پیدا کنند.

نتایج این بررسی، دانشمندان زیای را در سراسر جهان متعجب کرده است. سرجیو برتولوچی، مدیر تحقیقاتی آزمایش‌های بزرگ سرن اروپا یکی از این افراد است. او معتقد است، اگر نتایج به دست آمده در پروژه OPERA واقعیت داشته باشد، نگاه ما نسبت به فیزیک و بسیاری از قوانین آن تغییر پیدا خواهد کرد. با این حال تا رسیدن به آن مرحله هنوز کارهای زیادی باید انجام شود.

این دستاورد در حالی حاصل شده است که یک دهه قبل، گروهی از دانشمندان پالس‌هایی از سرعت مافوق نور را کشف کردند. این کشف تنها یک «اثر اپتیکی» بود، اما این تردید را به وجود آورد که سرعت یک فوتون مجزا به چند روش می‌تواند از سرعت نور بیشتر شود. در آن پروژه، فیزیکدانان هنگ‌کنگی موفق شدند، سرعت حرکت یک فوتون مجزا را با دقت بسیار اندازه‌گیری کنند. نتایج این بررسی‌ها نشان داد، حتی یک فوتون مجزا ـ که واحد پایه نور است ـ مانند سرعت فاز امواج الکترومغناطیس محدود به سرعت نور است.

بر پایه نظریه نسبیت اینشتین، در سرعت فراتر از سرعت نور، جسم فرضی هم در حالت سکون و هم در حالت شتاب تنها می‌تواند دارای یک جرم مجازی باشد. این جسم می‌تواند در فضایی حرکت کند که هنوز وجود ندارد. در حقیقت، قادر است در یک «فضای منفی» و در یک «زمان وارونه» حرکت کند و توالی زمانی‌اش از آینده به گذشته برود. از این رو بسیاری از دانشمندان معتقدند، در صورتی که به سرعتی فراتر از سرعت نور برسیم، می‌توانیم با جهتی منفی در زمان حرکت کنیم.