Ką rodys šviesos greičiu skrendantis veidrodis. Išspręstas Einšteino paradoksas

1905 m. atlikdamas minties eksperimentą, Albertas Einšteinas atrado paradoksą, susijusį su šviesos greičiu judančiais veidrodžiais. Dabar naujas modeliavimas gali užbaigti ilgalaikius ginčus, rašo „New Scientist“.

„Jei internete ieškosite atsakymo į klausimą „ką rodys šviesos greičiu judantis veidrodis?“, fizikos forumuose rasite daug karštų diskusijų. Visi atsakymai pasirodė klaidingi“, – sakoma Čekijos tyrimų instituto ELI Beamlines Facility fizikų pranešime.

Einšteino skaičiavimai parodė, kad šviesa, atsispindėjusi iš veidrodžio, skriejančio šviesos greičiu, turės begalinį intensyvumą ir amplitudę. Tuo pat metu specialioji Einšteino reliatyvumo teorija davė kitokį rezultatą: bet koks tokiu dideliu greičiu judantis objektas turėtų tapti skaidrus ir visiškai neatspindėti šviesos.

Čekijos mokslininkai su kolegomis iš Japonijos nacionalinio kvantinių ir radiologijos mokslų ir technologijų instituto mano, kad jiems pavyko išspręsti šį paradoksą. Jų teigimu, problema buvo ta, kad Einšteino „veidrodinė“ idėja buvo per tobula.

Norint pasiųsti paprastą veidrodį, skriejantį šviesos greičiu, reikia be galo daug energijos. Naujajame modelyje mokslininkai rado alternatyvą stikliniam veidrodžiui – veidrodžius, pagamintus iš plazmos arba jonų ir elektronų mišinio. Tokie veidrodžiai jau buvo sukurti laboratorijose, naudojant neįtikėtinai galingus lazerius. Kai tokie lazeriai yra nukreipti į tam tikras medžiagas, jie sukuria plazmą, kurioje yra lokalizuotų perturbacijų, kurios gali atspindėti šviesą kaip veidrodis, bet taip pat labai greitai judėti per plazmą. Kartais šie greičiai priartėja prie šviesos greičio.

Tokie veidrodžiai skiriasi nuo Einšteino idealizuotų dvimačių veidrodžių, nes yra trimačiai – už tokio veidrodžio atspindinčio paviršiaus yra ir plazma.

Mokslininkai išsiaiškino, kad trimačio plazminio veidrodžio savybės, taip pat ir ant jų krintančios šviesos savybės gali skirtis. Kai kuriais atvejais šviesa intensyviai atsispindi, kaip numatė Einšteinas. Tačiau kitais atvejais šviesa sklinda ne taip, kaip tikėtasi, sukurdama stacionarias bangas.

Pasak Brendano Dromey iš Belfasto karališkojo universiteto (Šiaurės Airija), pristatomas darbas yra teorinis, tačiau jį galima išbandyti, nes yra pakankamai galingų lazerių.

Jei plazminiai veidrodžiai iš tikrųjų gali atspindėti šviesą, jie gali paskatinti naujus vaizdo gavimo metodus, galingesnius nei rentgeno spinduliai. Toks atradimas taip pat galėtų išplėsti mūsų supratimą apie pagrindinę fiziką.

Straipsnio autoriai planuoja išbandyti savo teoriją galingu lazeriu Čekijoje.