Το φως φαίνεται ενίοτε να αψηφά το δικό του όριο της ταχύτητας

Είναι ένα ρεκόρ ταχύτητας που υποτίθεται ότι είναι αδύνατο να σπάσει. Ωστόσο, το πείραμα με τα νετρίνα στο OPERA μέχρι στιγμής δείχνει το αντίθετο. Ας θυμηθούμε ότι και δύο φυσικοί πριν μερικά χρόνια υποστήριξαν ότι είχαν προωθήσει φωτόνια με ταχύτητα πάνω από το γνωστό όριο. Αυτό βεβαίως φαίνεται να έρχεται σε άμεση παραβίαση της πιο βασικής αρχής της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, που αναφέρει ότι τίποτα, και σε καμία περίπτωση, δεν μπορεί να υπερβεί την ταχύτητα 300.000 km/s του φωτός.

Οι Günter Nimtz και Alfons Stahlhofen του Πανεπιστημίου Koblenz, εξερεύνησαν ένα φαινόμενο της κβαντικής οπτικής που ονομάζεται διάνοιξη σήραγγος φωτονίου, το οποίο συμβαίνει όταν ένα σωματίδιο υπερπηδάει ένα εκ πρώτης όψεως αδιαπέραστο εμπόδιο. Οι δύο φυσικοί υποστηρίζουν ότι φωτόνια έχουν διανοίξει τέτοιες σήραγγες "ακαριαία" με ένα φράγμα διαφόρων μεγεθών, από λίγα χιλιοστά έως ένα μέτρο. Το συμπέρασμά τους ήταν ότι τα φωτόνια που διασχίζουν το φράγμα πολύ πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός.

Δεδομένου ότι αυτά τα φωτόνια κάνουν διάνοιξη της σήραγγας πιο εύκολα σε αποστάσεις συγκρίσιμες με το μήκος κύματος τους, οι φυσικοί χρησιμοποίησαν μικροκύματα με μήκος κύματος 33 cm – αρκετό για τις μεγάλες αποστάσεις και αρκετά μικρό ώστε οι τροχιές των φωτονίων να μπορούν να καμφθούν από τα δύο πρίσματα της πειραματικής τους συσκευής.

Οι Nimtz και Stahlhofen διαπίστωσαν ότι κάποια μικροκύματα είχαν μια εξαιρετικά γρήγορη διέλευση μεταξύ των δύο πρισμάτων – πολύ γρηγορότερα από την γνωστή ταχύτητα του φωτός που οι πειραματιστές δεν θα μπορούσαν να μετρήσουν. Επιπλέον, οι δύο τους διαπίστωσαν ότι ο χρόνος διάνοιξης των σηράγγων, αν υπάρχει, δεν άλλαζε, καθώς απομάκρυναν κι άλλο τα δύο πρίσματα.

"Προς το παρόν," λένε, "αυτή είναι η μόνη παραβίαση της ειδικής σχετικότητας που ξέρω."

Πώς μπορεί άραγε να εξηγηθεί αυτό;

Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg υπαγορεύει ότι η ενέργεια ενός σωματιδίου και ο χρόνος δεν μπορεί ταυτόχρονα να είναι γνωστά με απόλυτη ακρίβεια. Αυτό σημαίνει ότι τα σωματίδια μπορεί μερικές φορές να ‘γλιστρήσουν’ πάνω από ένα φράγμα, αν ο χρόνος που ξοδεύουν για να διέλθουν από το φράγμα αυτό είναι αρκετά μικρός. Όσο και αν φαίνεται παράξενο, η κβαντική διάνοιξη σηράγγων δεν είναι μόνο ένα κοινό φαινόμενο στον κβαντικό κόσμο, αλλά βρίσκεται επίσης και στο επίκεντρο πολλών διαδικασιών που εμείς θεωρούμε δεδομένα.

Κατά τη γνώμη των φυσικών η κβαντική διάνοιξη σήραγγας είναι από τις πλέον σημαντικές φυσικές διαδικασίες, επειδή την συναντάμε στην ραδιενέργεια και στην πυρηνική σύντηξη. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία του ήλιου δεν είναι αρκετά υψηλή ώστε να γίνεται σύντηξη των πρωτονίων σε ήλιο χωρίς το φαινόμενο της διάνοιξης σήραγγας. Μερικοί άνθρωποι λένε ότι η Μεγάλη Έκρηξη συνέβη λόγω ακριβώς αυτού του φαινομένου. Πρόσφατα, πολλοί άνθρωποι έχουν υποστηρίξει ότι κάποιες διαδικασίες στη βιολογία και στον εγκέφαλό μας βασίζονται στην διάνοιξη σηράγγων.

Ο κβαντικός εμπειρογνώμονας Aephraim Steinberg από το Τορόντο ωστόσο δεν αμφισβητεί τα αποτελέσματα των φυσικών. Αλλά, και ο Αϊνστάιν μπορεί να είναι ήσυχος, λέει. “Τα φωτόνια δεν παραβιάζουν την σχετικότητα: είναι απλά ένα θέμα ερμηνείας”.

Ο Steinberg εξηγεί τις παρατηρήσεις κατ’ αναλογίαν με ένα τρένο που αποτελείται από 20 βαγόνια, το οποίο αναχωρεί από το Σικάγο για τη Νέα Υόρκη. Το χρονόμετρο αρχίζει όταν το κέντρο του τρένου γκαταλείψει τον σταθμό του Σικάγου, όμως σε κάθε στάση το τρένο αφήνει και από ένα βαγόνι. Έτσι, όταν το τρένο αφιχθεί στη Νέα Υόρκη, περιλαμβάνει μόνο δύο βαγόνια, οπότε το κέντρο του τραίνου, έχει προχωρήσει, αν και το ίδιο το τραίνο δεν έχει υπερβεί την ταχύτητά του.