نجح علماء فيزياء في تصوير سرعة الضوء فوتوغرافياً!

نجح فيزيائيون نمساويون في إثبات إمكانية التحقق من نظرية يزيد عمرها عن 100 عام من خلال التجربة. وقد سمحت لهم هذه التجربة بوضع صورة مرئية لسرعة الضوء.

تطلب الأمر مائة عام من التنظير للتوصل إلى صورة تجريبية. ففي عام 1924، وضع الفيزيائي النمساوي أنطون لامبا نظرية مفادها أنه عندما يتحرك جسم بسرعة الضوء، فإن جميع صوره الفوتوغرافية ستجعله يبدو بالضرورة مشوهاً أو ملتوياً. وفي عام 1959، تبنى العالمان روجر بنروز وجيمس تيريل هذه النظرية، وأطلقا عليها اسم دوران تيريل. وهذا العام، نجح باحثون نمساويون في إثبات هذه النظرية عملياً.

© هورنوف، د.، هيلم، ف.، دي ديوس رودريغيز، إي. وآخرون. لمحة عن الحركة النسبية: تصور تأثير تيريل-بنروز. مجلة كومون فيز 8، 161 (2025). https

لم يكن التحقق من نظرية لامبا ممكناً حتى الآن لأن سرعة الضوء لم تُلاحَظ بالعين المجردة أبداً. تقترب مسرعات الجسيمات كثيراً من سرعة الضوء البالغة 299,792,458 متراً في الثانية، ولكن من المستحيل تصوير الجسيمات بهذه السرعة. وفي مقال نُشر في مجلة (Communications Physics)، أوضح العلماء من مركز فيينا لعلوم وتكنولوجيا الكم (TU Wien) أنهم نجحوا في التقاط الظاهرة بفضل أشعة الليزر وتقنية التصوير السريع.

العلماء يبتكرون نسخة "بحجم الإنسان" لسرعة الضوء

يشرح بيتر شاتشنايدر، المؤلف الرئيسي للدراسة، في بيان: "إذا أردنا التقاط صورة لصاروخ أثناء طيرانه، فسيتعين علينا أن نأخذ في الاعتبار أن الضوء القادم من مصادر مختلفة يقطع الفضاء للوصول إلى الكاميرا في فترة زمنية مختلفة حسب النقاط".

ولإثبات ذلك على نطاق بشري، استلهم الفيزيائيون مبدأ التصوير البانورامي المتوفر في الهواتف الذكية. لقد قاموا بتقسيم كائن ما إلى أجزاء مجهرية لتصويره ثم جمعوا الأجزاء معاً لاستخلاص النتائج.

لـ"تقسيم" الكائن، قاموا بتسليط ضوء ليزر نابض عليه والتقاط صور متعددة مع تحرك المكعب. ويوضح الباحثون: "الضوء المنعكس من أجزاء معينة من الجسم، والذي يتوافق مع طول مسارها البصري الخاص، سوف يلمع بشكل خاص في الصورة". بفضل هذه الطريقة، نجحوا في العمل على سرعة ضوء منخفضة، أي 2 متر في الثانية، لمحاكاة تأثير السرعة الفائقة.

نتائج التجربة

من خلال الجمع بين عدد كبير من الصور الملتقطة أثناء مسار الكائن، تمكن بيتر شاتشنايدر وفريقه فقط من تأكيد صحة نظرية لامبا، تيريل، وبنروز: "يبدو المكعب ملتوياً، وتبقى الكرة كرة، لكن القطب الشمالي يتحرك"، كما كتبوا.

من الواضح أنه من المستحيل التقاط الصورة الدقيقة لجسم يتحرك بسرعة الضوء، مهما كان هذا الجسم. سيكون لدينا دائماً انطباع بأنه قد أجرى دوراناً (وهو ما يعرف بتأثير تيريل-بنروز).

بالنسبة لبيتر شاتشنايدر وفريقه البحثي، يمكن أن تكون هذه التجربة وما تثبته من صحة أطروحة أنطون لامبا مفيدة جداً للدراسات المستقبلية حول النسبية.

___

المصدر : www.geo.fr