Dar care este cel mai rapid lucru de pe Pamant? Raspunsul depinde de modul in care definiti „lucru” si „pe Pamant”. Iar candidatii de top – neutrini si fotoni – nu pot fi vazuti cu ochiul liber.
Cel mai evident raspuns pare sa fie lumina. In vid, lumina calatoreste cu aproximativ 186.000 de mile pe secunda (300.000 de kilometri pe secunda). Nimic din univers despre care stim nu poate depasi aceasta viteza.
Lumina este totusi un lucru? Fizicienii nu sunt pe deplin de acord cu acest lucru. Unii spun ca nu, pentru ca lumina nu are masa. Altii spun ca da – datorita particularitatilor mecanicii cuantice , lumina este simultan o unda si o particula. Si majoritatea fizicienilor sunt de acord ca particulele sunt lucruri.
In vidul spatiului , acele particule, numite fotoni, sunt cele mai rapide lucruri, potrivit lui John Matthews , fizician la Universitatea din Utah.
Pe Pamant, totul devine putin mai complicat, cu exceptia cazului in care esti intr-o camera cu vid. Odata ce un foton loveste atmosfera Pamantului, acesta incetineste usor. Si apoi, in circumstante potrivite, ar putea avea o concurenta. Asta pentru ca nu toate particulele sunt incetinite de atmosfera asa cum sunt fotonii, a spus Matthews pentru Live Science.
Matthews face parte dintr-o echipa care a detectat mai multe particule foarte rapide care provin din raze cosmice de ultra-inalta energie , ploi de particule subatomice care ploua pe Pamant din spatiu. Una dintre aceste particule, numita particula Oh-My-God , a fost detectata de colegii sai in 1991, din raza cosmica de cea mai mare energie care nu a fost inca observata.
Particulele ca acestea incep sa se apropie de viteza luminii in vid. Dar cand au lovit atmosfera Pamantului, „prin natura lor, ei continua sa se indrepte inainte”, a spus Matthews. „Deci depasesc viteza luminii in atmosfera”.
Asta face ca particulele Oh-My-God sa fie printre cele mai rapide lucruri cu masa de pe Pamant, dar nu sunt chiar in varf. In schimb, neutrino ia acel premiu, conform lui Justin Vandenbroucke , un fizician al particulelor la Universitatea din Wisconsin-Madison.
Particula Oh-My-God este probabil un proton, sau cel putin asemanator protonului – destul de masiv la scara particulelor subatomice. Masa unui neutrin este de cel putin 10 miliarde de ori mai mica decat cea a unui proton, asa ca, datorita legilor de baza ale fizicii, acesta poate calatori si mai repede daca i se ofera aceeasi cantitate de energie.
Dar, in timp ce neutrinii pot, in teorie, sa mearga foarte repede, este destul de greu sa-i stabiliti in practica. „Neutrinii sunt faimos de timizi”, a spus Vandenbroucke pentru Live Science.
Intr-un experiment de lunga durata la Polul Sud – numit in mod corect IceCube – fizicienii au plasat detectoare in interiorul unei bucati de gheata de 0,2 mile cubi (1 kilometru cub), sperand sa gaseasca neutrini de inalta energie. In interiorul ghetii, un neutrin cu suficienta energie poate calatori mai repede decat poate lumina. Atunci cand acel neutrin de inalta energie se ciocneste cu nucleul unui atom din gheata, poate produce particule subatomice incarcate, de asemenea, calatorind mai repede decat lumina. Aceste particule rapide emit un fulger de lumina cunoscut sub numele de radiatie Cherenkov, facand neutrinul detectabil indirect.
Si in 2016, oamenii de stiinta IceCube au detectat neutrino cu cea mai mare energie care a fost evaluat cu atentie pana acum.
„Din cate stim, acestea sunt cele mai rapide particule vazute vreodata”, a declarat Bill Louis , un fizician la Laboratorul National Los Alamos, pentru Live Science. Nicio particula cu masa nu poate atinge viteza luminii in vid, dar daca este foarte usoara si are multa energie, se poate apropia foarte mult.
Cat de aproape? Pentru a mentine vitezele drepte, lui Vandenbroucke ii place sa gandeasca in termeni de 9s. Ceva care se misca cu 99,99% cu viteza luminii ar avea patru 9s. Neutrinul superrapid detectat in 2016 ar avea 33 de 9, a spus Vandenbroucke. Si particula Oh-My-God ar avea undeva intre 20 si 24 de 9, conform calculelor sale. Aceasta particula avea mai multa energie, dar era si mult mai masiva.
Pentru comparatie, cele mai rapide viteze atinse de particule in acceleratoarele de particule create de om, cum ar fi Large Hadron Collider de la CERN , ar avea doar sapte 9s.
Intre timp, aceste particule superrapide care stabilesc recorduri „sunt produse de acceleratorii de particule care se gasesc in mod natural in univers ”, a spus Vandenbroucke. „Nu stim cum functioneaza, dar iti spune cu adevarat cat de uimitoare este natura in comparatie cu oamenii.”
