بحث جديد حول نتائج وجود كتلة للفوتونات

لقد تعلّمنا في المدارس ,و سمعنا من البرامج العلميّة أن سرعة الضوء هي السرعة الحدّية التي لا يستطيع أي شيء تجاوزها, حتّى أن سرعته يضرب بها المثل في الأحاديث الشعبيّة . . . لكن إلى متى سيبقى الضوء متربّعا على عرش السرعة ؟! 

في المقال التالي سنتعرّف على افتراضات جديدة قد تغير وجه الفيزياء لو ثبتت صحتها:

بحسب بحث جديد فإن الفوتونات , و هي الجسيمات التي يتكون منها الضوء , يمكن أن تعيش لكوينتليون سنة , أي مليار مليار سنة , و يمكن في حال موتها (إن صح التعبير) أن تصدر جسيمات تسير بسرعات أكبر من سرعة الضوء. 

اضمحلال الجزيئات الطبيعة هو امر شائع , فمثلا الذرّات المشعّة غير مستقرّة , فتنقسم إلى ذرات أصغر أكثر استقرارا و تعطي أثناء هذه العملية كمّية من الطاقة بأشكال مختلفةكما يحدث في القنابل الذرية او في المفاعلات النووية.

بشكل عام يفترض العلماء أن الفوتونات لا تتحلل بما أنها لا تمتلك كتلة (في حالة السكون) .ولكن بأي حال ,في حين أن كل القياسات الحالية تخلص إلى نفس النتيجة, أن الفوتونات لا تملك كتلة, لكنها من الممكن أن تملك كتلة صغيرة جدّا إلى حد أن الأجهزة الحديثة غير حسّاسة بشكل كافي لقياسها.

إن الحد الأعلى لكتلة الفوتون , إذا كان يملك كتلة لم نستطع قياسها بعد , تقدّر بأقل من كتلة البروتون بمليار مليار مليار مرّة, و هذا يعني أن كتلته لا تتعدّى جزيئين من مليار مليار مليار مليار مليار مليار جزء من الكيلوغرام.

وضمن هذه الفرضية تم حساب عمر الفوتون بمليار مليار سنة باستخدام النموذج المعياري للجسيمات. وقد أجريت هذه الحسابات جوليان هيك طالب الدكتوراه في معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية في هايدلبيرغ,ألمانيا. ويعتبر هذا العمر الكبير بصورة غير معقولة متوسّط عمر الفوتون, أي يمكن أن يكون هناك عدد قليل جدّا من الفوتونات قد اضمحّل فعلا. بعض المشاريع العلمية , كمهمّة بلانك , تهدف لقياس التوهّج بعيد الانفجار الكبير ممّا يمكّن العلماء من التقاط دلائل عن ما إذا حصل هكذا اضمحلال.

إذا كان الفوتون يملك كتلة و أنه يضمحّل فعلا , فهذا يؤدي إلى تشكّل جسيمات أخفّ قادرة على الحركة بسرعة أكبر من سرعة الفوتونات. هناك جسيم واحد معروف يمكن أن يكون أخف , و هو أحد ثلاثة أنواع من جسيمات نيوترينو المعروفة. أي أن الفوتون يمكن أن يضمحل و ينتج عنه اثنان من أخف جسيمات النيوترينو و الّتي ستفوق سرعتها سرعة الضوء حينها.

نيوترينو هو جسيم عديم الشحنة، شبحي(أي من النادر جدا أن يتفاعل مع المادة التي نتكوّن منها). حيث أن هذه الجسيمات تخترق الأرض واجسادنا يوميّا بأعداد كبيرة جدّا دون أي أثر أبدا.

تبدو فكرة تفوّق سرعة جسيمات النيوترينو على سرعة الفوتونات (الضوء) أنها تتناقض مع النظرية النسبية لآينشتاين , و الّتي تقول أنّ لا شيء يمكن أن يسير أسرع من الضوء. هذا الافتراض يرتكز على فكرة أنّ الفوتون لا يملك أي كتلة. 

و للتنويه فإن النظرية النسبية تقول أنّه ليس هناك جسيم يستطيع أن يسر بسرعة أكبر من جسيم عديم الكتلة. إن سرعة الفوتونات و الّتي تبلغ 300 ألف كيلومتر في الثانية تعني أن حياتهم الطويلة جدّا ستمضي بسرعة كبيرة من منظورهم, وذلك بناء على النظرية النسبية الّتي تقترح أنه عندما تسير الجسيمات بسرعة فائقة , فإن نسيج الزمكان (الزمان و المكان) يتشوّه حول تلك الجسيمات , ممّا يؤدّي إلى خضوع تلك الجسيمات لشروط مختلفة , يمضي فيها الوقت بالنسبة لتلك الجسيمات بشكل أبطأ. فمليار مليار سنة من منظورنا ستمر على الفوتون 3 سنوات.

لو ثبتت صحة هذه الفرضية فهناك الكثير مما يجب تعديله في نظرياتنا الحالية كالنظرية الكهرطيسية او بشكل أهم النموذج المعياري للجسيمات وبهذه الحال قد تنتج فرضيات أخرى تغير مفومنا تماما . هل ذلك ممكن؟ لاشيء مستغرب في مجال الفيزياء الحديثة.

المصدر: هنا

البحث المنشور: أرشيف جامعة كورنل هنا

حقوق الصورة :  Robert Spriggs