The One-Way Speed ​​of Light Conundrum

Hvis du skulle vælge en idé, der er emblematisk for det 20. århundredes fysik, ville en god kandidat være lysets hastigheds universelle konstanthed. Da Einstein fremsatte denne forestilling i den særlige relativitetsteori, løste det det mangeårige mysterium om, hvorfor målinger ikke viste nogen variation i lysets hastighed med Jordens bevægelse gennem rummet.

Det indvarslede også ideen om rum-tid som en enkelt enhed. Dette fører direkte til udledningen af ​​fysikkens love som rumtidssymmetrier, en proces, der har været afgørende for både den generelle relativitetsteori og partikelfysikkens standardmodel.

Så at sætte spørgsmålstegn ved konstantheden af ​​'c' er at invitere til kontrovers. Og alligevel er der grund til at tro, at vi bestemt bør undersøge denne hypotese mere detaljeret ved hjælp af eksperimentel fysiks værktøjer, siger Farid Ahmed og venner ved York University i Toronto, Canada. I dag giver de os en interessant gennemgang af de forskellige måder, hvorpå målingerne er foretaget.

Forsøgene til at måle lysets hastigheds konstanthed falder i to kategorier, siger Ahmed og co. I det første er eksperimenter som det berømte Michelson Morely-interferometer, der måler lysets tur-retur-hastighed langs en lukket sløjfe. Dette er i bund og grund dens gennemsnitlige hastighed over en vis afstand og tilbage igen.

Ingen variation er nogensinde blevet fundet, men disse eksperimenter åbner muligheden for, at lysets hastighed er forskellig over hvert etape af rejsen. Så der er en anden kategori af eksperimenter, som forsøger at måle lysets envejshastighed.

Et interessant spørgsmål dukker straks op: hvordan måler man lysets envejshastighed? Det viser sig, at der er forskellige metoder. En idé involverer emission og absorption af gammastråler af visse slags atomer i et fast stof. Absorptionsprocessen er meget følsom over for gammastrålernes energi. Så hvis lysets hastighed (og derfor dets energi) varierer med retningen, så burde absorptionshastigheden også ændre sig.

I 1960'erne og 70'erne ledte forskellige fysikere efter en retningsafhængig afhængighed ved at placere en gammastråleudsender ved kanten af ​​en roterende skive og en absorber i midten. De ledte derefter efter enhver forskel i absorptionshastigheden, når skiven roterer, men fandt ingen.

Heller ikke fysikere, der bruger andre teknikker, har fundet nogen variation. (Den kontroversielle bulgarer Stefan Marinov hævdede at have fundet beviser for en variation i lysets envejshastighed, men hans påstande anses ikke for gyldige af de fleste mainstream-fysikere.)

Ahmed og co siger, at disse eksperimenter skal raffineres og forbedres og arbejder på deres egen måling af lysets envejshastighed.

Arbejdet kan have vigtige konsekvenser. Ahmed og co påpeger, at strengteori forudsiger en krænkelse af lysets hastigheds konstanthed, ligesom en anden idé, der foreslår, at en variabel lyshastighed ville løse forskellige problemer i kosmologi.

Og den eneste måde at finde ud af det på er at måle, et ædelt mål efter enhver standard. Ref: arxiv.org/abs/1011.1318 : En gennemgang af envejs- og tovejseksperimenter for at teste lysets hastigheds isotropi skjule