طول عمر «نور» کشف شد

پژوهش جدید دانشمندان موسسه فیزیک هسته‌یی مکس‌پلانک نشان می‌دهد که ذرات سازنده نور احتمالا از عمر حداقل یک کوینتیلیون(یک میلیارد ضرب در یک میلیارد) سال برخوردارند.

به گزارش ایسنا، اگر فوتون‌ها بمیرند، می‌توانند ذراتی منتشر کننده که سریعتر از نور حرکت می‌کنند.

بسیاری از ذرات موجود در طبیعت در طول زمان تجزیه می‌شوند. برای مثال اتم‌های رادیواکتیو بی‌ثبات بوده و در نهایت به ذرات کوچکتر تجزیه شده و انرژی آزاد می‌کنند.

دانشمندان به طور کلی فرض می کنند که فوتون ها تجزیه نمی‌شوند چرا که این ذرات به نظر از جرمی برای تجزیه شدن برخوردار نیستند. ولی اگرچه تمام سنجش‌های فوتون‌ها در حال حاضر حاکی از بدون جرم بودن آنها است، ممکن است از جرم بسیار کوچکی که توسط ابزارهای کنونی قابل اندازه‌گیری نیست، برخوردار باشند.

حد فوقانی کنونی برای جرم فوتون کمتر از دو میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم یک کیلوگرم است.این اندازه کمتر از جرم یک میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم پروتون است.

بر اساس مدل استاندارد فیزیک ذرات که بر قلمرو بسیار کوچک حکمرانی می‌کند، محققان محاسبه کردند که فوتون‌ها در طیف مرئی می‌توانند برای حداقل یک کوینتیلیون سال زندگی کنند.

این طول عمر فوق‌العاده طولانی تنها یک میانگین است. به گفته دانشمندان، امکان تجزیه برخی ذرات فوتون، هرچند تعداد بسیار کمی از آنها وجود دارد. جهان در حال حاضر حدود 13.8 میلیارد سال داشته و پروژه‌های علمی مانند ماموریت پلانک با هدف اندازه‌گیری درخشش پس از انفجار بزرگ می‌توانند به طور بالقوه نشانه‌هایی از چنین تجزیه‌ای را کشف کنند.

در صورت تجزیه ذرات فوتون، نتیجه آن تولید ذرات بسیار سبکتر با سرعت بیشتر از فوتون ها خواهد بود. با تصور برخورداری فوتون ها از جرم، تنها یک ذره شناخته شده از مدل استاندارد فیزیک ذرات است که می‌تواند حتی از سبکترین میزان سه نوترینو نیز سبکتر باشد.

نوترینوها ذرات شبح‌واری هستند که به ندرت با ماده معمولی تعامل دارند. تعداد بیشماری از نوترینوها روزانه به سمت زمین آمده و هیچ تاثیری برجای نمی‌گذارند.

به تصور دانشمندان، نوترینو از فوتون سبکتر بوده و در صورت تجزیه، فوتون ها به دو نمونه از سبکترین نوترینوها تبدیل می‌شوند.

ایده نوترینوهایی که شاید از فوتون‌ها نیز سریعتر حرکت کنند، می‌تواند مفهوم اینکه طبق نظریه نسبیت اینشتین هیچ چیز نمی‌تواند سریعتر از نور حرکت کند را بر هم بزند. اما این تصور بر اساس ایده عدم برخورداری فوتونها از جرم است.

جالب اینجاست که سرعتی که فوتونها در آن حرکت می‌کنند ممکن است طول حیاتشان را در منظر آنها بسیار سریعتر نشان دهد. طبق نظریه نسبیت، هنگامی که ذرات با سرعت بسیار بالا حرکت می‌کنند، بافت فضا و زمان در اطراف آنها پیچیده می‌شود، به این معنی که آنها زمان را بسیار آهسته‌تر از اجسامی که آهسته‌تر حرکت می‌کنند، تجربه می‌کنند. در این حالت اگر فوتونها برای یک کوینتیلیون سال زندگی کنند، از منظر آنها این میزان تنها سه سال است.

این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.