تُعَد حقيقة ثبات سرعة الضوء في الفراغ إحدى ركائز نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، لكن السبب وراء ثبات السرعة غير واضح، وهل ستظل ثابتة حتى تحت ظروف معينة من الطاقة؟ نشرت مجلة Physical Review Letters دراسة حول إمكانية بقاء سرعة الضوء ثابتة حتى في ظل مستويات عالية من الطاقة كالتي توجد في النجوم.
تتضمن النسبية الخاصة حقيقة أن سرعة الضوء لا تتغير في الفراغ، سواء كان المراقب ثابتًا أم يتحرك، وهو ما يُسمى تناظر لورنتز، وقد أثبتت جميع الاختبارات أن سرعة الضوء لا تتغير وأن تناظر لورنتز صحيح، لكن نظريًا قد تختلف النتائج عند تطبيق كمية هائلة من الطاقة، وقد لا تصمد النسبية طويلًا تحت تلك الظروف، ويواصل العلماء البحث حول ثغرات النظريات.
من الصعب تحقيق تلك المستويات العالية من الطاقة باستخدام مُسرعات الجسيمات، إذ نحتاج إلى طاقة هائلة جدًا كالتي تنتج فوتونات أشعة غاما في الكون، عندها يستطيع العلماء اختبار دقة النسبية الخاصة، لذلك استخدم فريق من العلماء مرصد شيرنكوف عالي الارتفاع للمياه) HAWC( في مدينة بويبلا في المكسيك، لرصد كميات هائلة جدًا من أشعة غاما، ما يتيح للباحثين توسيع النطاق إلى مئة ضعف معامل تناظر لورنتز.
لكن كيف نستطيع التحقق من صحة نظرية النسبية، وكيف تكون أشعة غاما مختلفة؟ في حالة خرق تناظر لورنتز، يتوقع الباحثون أن بعض التأثيرات ستكون أوضح كلما ابتعدنا عن مصدر أشعة غاما، لكن لم يظهر أي من هذه التأثيرات في ملاحظاتهم.
صرح عالم الفلك بات هاردينج: «من المعروف أن سرعة الضوء تبقى ثابتة في جميع الملاحظات الحالية، لكن عند مستويات عالية جدًا من الطاقة ، أي 10 مرفوعة للأس 28 ضعف طاقة الضوء القياسي، تتأثر النسبية بفيزياء الكم، إذ ينهار تناظر لورنتز وثبات سرعة الضوء أيضًا، وباقتراب أبحاثنا من مستويات طاقة أعلى من السابق، قد نحصل على لمحة عن سلوك فيزياء نظرية الأوتار أو الجاذبية الكمية».
تحسنت دقة مرصد شيرنكوف عالي الارتفاع للمياه) HAWC( حديثًا نتيجة بعض التحديثات التي أُجريَت عليه، ما مكن العلماء من زيادة ملاحظاتهم إلى أربعة أضعاف المعدل السابق.
أضاف هاردينج: «عند نطاق عال من الطاقة، تزداد حساسية المرصد بمقدار 2-4 أضعاف، ما سيمكننا من رصد عدد أكبر من المصادر، ويوسع نطاق الطاقة التي يمكن عندها رصد هذه المصادر، ما سيحسن من معرفتنا بسرعة الضوء عند مستويات طاقة أعلى مما حصلنا عليه سابقًا».
لكن حتى الآن، تبقى سرعة الضوء هي الثابت الوحيد في الكون.
اقرأ أيضًا:
تفسير مبسط لنظرية النسبية العامة
ما هي سرعة الضوء؟ وكيف نعرف قيمتها؟
ترجمة: بلال الإبراهيم
تدقيق: فارس سلطة
مراجعة: أكرم محيي الدين
