Từ trên đỉnh ngọn núi lửa tại Mexico, các nhà vật lý học cố chứng minh có thứ bay nhanh hơn ánh sáng

Tại địa điểm của một ngọn núi lửa cổ đại hiện đã tắt ở Mexico, các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu nhằm mục đích thay đổi nền tảng của khoa học: họ muốn thiết lập giới hạn mới cho tốc độ ánh sáng.

Trong một thời gian dài, các nhà vật lý đã đưa ra những giả thuyết hợp lý bằng kiến ​​thức họ biết, để giải thích những điều bí ẩn của Vũ trụ, nhưng không phải mọi giả thuyết đều đúng. Ví dụ, để kiểm tra giới hạn của giả thuyết Albert Einstein, họ phải mở rộng lý thuyết do thiên tài vật lý này đặt ra.

Mặc dù các thí nghiệm thường sai, nhưng đó là bản chất của khoa học: hãy tiếp tục cố gắng cho đến khi bạn làm đúng. Các nhà khoa học đang phải đối mặt với có lẽ là thách thức lớn nhất mà họ từng phải đối mặt. “Quá sức chịu đựng” là từ mà Pat Harding, một nhà thiên văn học và là một trong những tác giả của nghiên cứu mới, sử dụng khi mô tả thí nghiệm mới của họ.

Khu vực thí nghiệm.

Một số nhà vật lý cố gắng giải thích những bí ẩn của Vũ trụ bằng những ý tưởng mới (như lý thuyết dây), dựa trên những giả định vững chắc đã được khoa học sử dụng trong nhiều năm. Những ý tưởng này chỉ xuất hiện khi có thứ gì đó cực kỳ phức tạp xuất hiện khiến họ phải mở rộng hiểu biết hiện có của mình để hiểu được lý thuyết mới, chẳng hạn như các hạt năng lượng cực cao.

Trong thí nghiệm mới, các nhà khoa học cũng tìm cách mở rộng hiểu biết của họ về các biến số, để xem liệu Vũ trụ có bác bỏ bất biến Lorentz đối với các photon năng lượng cao (hạt ánh sáng) hay không. Bất biến Lorentz giả định rằng các định luật vật lý là giống nhau đối với các quan sát viên khác nhau, chẳng hạn như một người đứng yên trên Trái đất hoặc một người quay ở một góc nhất định hoặc di chuyển với tốc độ không đổi so với một quan sát viên đứng yên.

Kết quả của bất biến Lorentz sẽ là giá trị hằng số của hạt ánh sáng trong môi trường chân không, là 299.792.458 m/s.

Nếu bất biến Lorentz bị vi phạm, thì một hạt năng lượng cực cao sẽ phải di chuyển nhanh hơn hoặc chậm hơn tốc độ ánh sáng, và điều này chắc chắn sẽ có những tác động cụ thể. Những hạt này sẽ phân rã, hoặc tách ra và không đến được Trái đất, và sẽ làm giảm số lượng photon. va chạm với một vật thể có mức năng lượng đủ cao.

Dựa trên những quan sát này, các nhà khoa học đã tập trung tại đài quan sát High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) để tìm kiếm những dấu hiệu rõ ràng.

HAWC là một đài quan sát với hàng trăm bể chứa nước lớn, nằm trên đỉnh núi lửa Sierra Negra ở Mexico. Tại đây, các nhà khoa học có thể quan sát các hạt năng lượng tương tác với bầu khí quyển, tạo ra một trận mưa hạt lóe sáng khi chúng tiếp xúc với nước trong các bể chứa. Bộ nhân quang điện chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu và các nhà khoa học có thể tái tạo cấu trúc của các hạt gây ra hiện tượng lóe sáng.

Bể chứa nước lớn tại High-Altitude Water Cherenkov (HAWC).

Kết hợp với các tính toán năng lượng photon đầy đủ hơn trước, dữ liệu cho thấy: Không quan sát thấy sự suy giảm photon.HAWC tiếp tục quan sát các photon từ các nguồn sáng ngoài Trái Đất, chứng minh rằng các hạt ánh sáng năng lượng cao không thể di chuyển “nhanh hơn ánh sáng”, một thuật ngữ hư cấu được dùng để mô tả các thiết bị có thể vượt quá tốc độ ánh sáng.

Theo nhà vật lý Humberto Martínez-Huerta, giáo sư tại Đại học São Paulo, thông qua toán học, kết quả nghiên cứu này có thể tăng gấp 100 lần mức năng lượng mà tại đó các giả thuyết vi phạm bất biến Lorentz có thể tồn tại. Cũng dựa trên kết quả nghiên cứu mới, một nhóm các nhà khoa học muốn dịch nghiên cứu của Giáo sư Humberto Martínez-Huerta thành một đơn vị đo lường thử nghiệm.

Nhìn chung, thí nghiệm chứng minh rằng ngay cả các hạt ánh sáng mang theo lượng năng lượng lớn vẫn di chuyển với tốc độ ánh sáng. Quan sát mới này cũng hạn chế các giả thuyết mới mà các nhà vật lý đưa ra để chứng minh các khía cạnh chưa biết.

Tham khảo Gizmodo