A Bécsi Egyetem tudósai ultragyors lézerimpulzusok és speciális kamerák segítségével egy olyan optikai illúziót szimuláltak, amely látszólag megcáfolta Albert Einstein speciális relativitáselméletét. Az elméleti fizikus elgondolása szerint a gyorsan mozgó objektumoknak a mozgás irányába meg kellene rövidülniük. 1959-ben azonban Roger Penrose matematikus és James Terrell fizikus rámutatott, hogy egy kamerával megfigyelve nem összenyomottnak tűnne az adott tárgy, hanem mivel a különböző részekről érkező fény eltérő idő alatt éri el a kamerát, inkább elforgatottnak tűnne.

A Communications Physics folyóiratban megjelent tanulmány szerint először sikerült laboratóriumi környezetben megvalósítani ezt a kísérletet. A fizikusok ultragyors lézerimpulzusokat és zárt kamerákat (gated camera) használtak, hogy pillanatképeket készítsenek egy közel fénysebességgel „mozgó” kockáról és gömbről. Az eredmények pedig egyértelműek voltak: forgó tárgyak pillanatképeit mutatták. Ez bár lényegében bizonyította a Terrell-Penrose-effektust, mint minden tanulmánynak, ennek is megvoltak a maga nehézségei, írja a Live Science.

Jelenleg ugyanis lehetetlen bármilyen tárgyat fénysebességgel vagy ahhoz közeli sebességgel mozgatni.

Dominik Hornof, a Bécsi Műszaki Egyetem kvantumfizikusa szerint Einstein elmélete rámutat, hogy minél gyorsabban mozog valami, annál jobban növekszik az effektív tömege. Ahogy közelebb kerülünk a fénysebességhez, a szükséges energia is jelentősen megnő. Mivel ennyi energiát lehetetlen termelni egy egyetemen – erre szolgálnak a részecskegyorsítók –, a csapat egy okos helyettesítő megoldást alkalmazott. Először egy körülbelül 1 méteres kockával kezdték, amire ultrarövid – egyenként mindössze 300 pikoszekundum hosszú – lézerimpulzusokat lőttek ki. A visszavert fényt egy zárt kamerával rögzítették, amely csak az adott pillanatra nyílt ki, és minden alkalommal egy vékony „szeletet” rögzített.

Hornof, D., Helm, V., de Dios Rodriguez, E. et al

A kutatók minden szelet után körülbelül 4,8 cm-rel előre mozgatták a kockát. Ez az a távolság, amelyet akkor tett volna meg, ha a fénysebesség 80 százalékával mozogna az impulzusok közötti késleltetés alatt. Ezután a tudósok ezeket a szeleteket összeillesztették a mozgó kocka pillanatképévé. Hornof szerint amikor az összes szeletet egyesítették, az objektum úgy nézett ki, mintha hihetetlenül gyorsan száguldana, pedig egyáltalán nem mozdult.

Ezt a folyamatot aztán egy gömbbel is megismételték, amelyet 6 cm-vel toltak arrébb minden alkalommal, ezzel a fénysebesség 99,9 százalékát utánozva. 

Amikor a szeleteket összeillesztették, a kocka elforgatottnak tűnt, a gömb pedig úgy nézett ki, mintha be lehetne nézni az oldalai mögé. Ez azonban csak egy optikai csalódás, ugyanis a fény egyidejű érkezésének geometriája megtéveszti a szemünket. Ezért nem mond ellent a Terrell-Penrose-effektus Einstein speciális relativitáselméletének. Egy gyorsan mozgó tárgy fizikailag megrövidül a haladási iránya mentén, de egy kamera ezt nem tudja közvetlenül rögzíteni, mivel a hátulról érkező fénynek lassabban kell megérkeznie, mint az elölről érkező fénynek. Így a pillanatkép olyan lesz, mintha a tárgy elforgott volna.

Kapcsolódó Rájöhettek, hogyan közelíthetjük meg a fénysebességet Egyszerű: csak szupernóvákon kell lovagolnunk.

The post Közel fénysebességgel mozgó objektumokat kaptak lencsevégre fizikusok first appeared on 24.hu.