Partikler raskere enn lyset

Det ble før helgen meldt at det var påvist partikler som beveget seg raskere enn lyset i partikkelakseleratoren i Cern. I Norge fikk jeg høre nyheten presentert på NRK radio, som «Einstein har tatt feil», lyshastigheten er ikke et absolutt maksimum for partikler med masse. Riktignok tok journalistene forbehold etter denne kraftintroduksjonen. De forsikret om at forskerne ved Cern selv hadde undersøkt, igjen og igjen, om de hadde tatt feil, men at de til nå ikke hadde funnet noen feil, og derfor hadde våget seg til å publisere resultatene. Det var også – om jeg husker rett – en forsker fra universitetet i Oslo, som forklarte noen av problemene en sånn oppdagelse ville medføre, men som også åpnet for at resultatet kunne være riktig, og at forskere over hele verden nå skulle bruke tid på å etterprøve eksperimentene og diskutere resultatene.

I sensasjonelle oppdagelser som dette kan ikke forbeholdene bli sterke nok. Høyst sannsynlig er det en feil et eller annet sted, den vil til og med mest sannsynlig være plassert der bevisst. For banebrytende resultater er så fristende for middelmådige forskere, at de gjerne vil kunne jukse litt for å kunne sole seg litt i glansen av å være geni. Historien er fullere av eksempler på dette, enn på at virkelige genier kommer med virkelig banebrytende forskning. Av kaliberet det ville være å bryte lyshastigheten, er det oppe i divisjonen til selveste Newton og Einstein. Det vil radikalt måtte endre hele den moderne fysikken. Fundamentet til moderne fysikk hviler nettopp på at lyshastigheten er konstant, og at ingenting med masse kan bryte den.

Det var ganske riktig Albert Einstein som først slo dette fast som prinsipp. Til da hadde måten lyset beveget seg på vært et ganske stort problem. Man hadde kommet frem til at lys ganske sikkert var bølger, men hva var det som bølget og i hva? Et annet geni, James Clerk Maxwell, hadde funnet at det som bølget var elektromagnetiske felt. Og man slo seg til ro med at det fantes et stoff, kalt eteren, som det bølget i.

Men det var et par problemer. Lyset går raskt, og man allerede på slutten av 1800-tallet i gang med å finne farten ned til noen desimalers nøyaktighet. Det var bare det, at om lyset trengte en eter å bevege seg i, så ville det ha betydning hvilken retning det relativt beveget seg i. Ingen slik effekt var påvist. Alle målinger i alle system og på alle måter gav samme fart. Det var Einstein som løste problemet ved å gjøre det til et første prinsipp. Lysfarten er konstant og uforanderlig, i alle referansesystem og samme hvordan man måler. Alle andre formler må forandre seg etter det.

Det er dette som har noen konsekvenser vår fornuft har vanskelig for å fatte. Det betyr at når noe beveger seg opp mot lysets hastighet, må tiden gå saktere. Det velkjente eksempelet er en lysstråle som går opp i et speil og ned igjen i en togvogn som farer forbi i nesten lysets hastighet. Skal den som er inne i toget oppfatte lyset i dets riktige hastighet, så går det rett opp og ned innen en viss tid. For den som står utenfor vil det se ut som lyset går opp fra et sted, det treffer speilet litt lenger borte og komme ned igjen enda lenger borte. Det er ikke rett opp og rett ned igjen, det danner skrålinjene i en trekant, og lyset har altså beveget seg lenger enn for den som var i vognen. Skal lysfarten være konstant – og det skal den, det er prinsippet – så må man gjøre kompromiss annet sted for at den gamle veiformelen skal gjelde, strekning er lik vei ganger tid.

På lignende måte kan man argumentere for at lange gjenstander vil klumpe seg sammen, de vil se kortere ut, og med en litt annen argumentasjon vil man se at massen vil øke. Den må det, skal bevegelsesmengden være kostant, og energien være bevart. Fortsetter man å fore systemet med energi, vil energien ikke gå med til å øke farten, men til å øke massen.

Alle disse tingene er påvist teoretisk, og gjennom mange, mange eksperiment i partikkelakseleratorer rundt om i verden. Det vil virkelig ryste formlene om noe skulle bevege seg raskere enn lyset allikevel. Det er med enkel og sunn fornuft mye mer sannsynlig at det er noe feil i målingene. Det er små marginer, kan man trygt si. Partiklene skal ha kommet seg fra Sveits til Italia 60 nanosekunder raskere enn en lyspartikkel ville gjort det. Når lyset kommer seg syv og en halv gang rundt jorden på et sekund, er det klart det trengs nøyaktig måleutstyr for å få forskjellen riktig. Og nanosekund er tusendel av milliontedels sekund. Man skal med andre ord vite svært, svært nøyaktig når partikkelen oppstår i Sveits, farer av gårde, og treffer måleren i Italia. Selv om hypermoderne teknologi har oppnådd fantastiske resultater, er kanskje akkurat dette resultatet mer fantastisk enn riktig.

Advertisements

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s