تصل سرعة الفوتونات إلى ما يعادل 300 ألف كيلومتر في الثانية في الفضاء الخارجي، وتُعد هذه السرعة أقصى ما يمكن أن يصل له أي جسيم في كوننا. إن احتمالية كسر هذه السرعة مستحيلة، لكن دراسةً حديثة تقترح التلاعب ببعض مميزات الضوء للتفوق على هذا الحاجز بطريقةٍ ما. ورغم أن هذا التلاعب لن يساعدنا في قطع المسافات الشاسعة في الكون بوقتٍ أقل إلا أنه سيمكننا من تطوير تكنولوجيا ليزر جديدة.
أجرى العديد من الفيزيائيين باختبارات متنوعة على الموجات الضوئية، مما يسرعها بل ويبطئها عبر استخدام مواد مختلفة مثل الغازات الذرية الباردة، والبلورات الانكسارية، والألياف البصرية.
في مختبر لورانس ليفرمور الوطني وجامعة روتشستر، أثّر الباحثون في الفوتونات عبر استعمال موجاتٍ من الجسيمات المشحونة الساخنة.
إذ ضُبِطت سرعة موجات الضوء داخل البلازما، وتباطأت حتى وصلت إلى عُشر سرعته في الفراغ في التجربة الأولى، وتسارعت في التجربة الثانية حتى وصلت إلى ما يعادل 130% من سرعته، أي أنها زادت بنسبة 30%.
إلا أن هذه التكنولوجيا لن تساعدنا في الوصول إلى «بروكسيما سنتوري» النجم الأقرب إلى نجمنا، إذ إن التأثير محدود ويخضع للقواعد الفيزيائية.
تُثبت سرعة الفوتون عبر نسج المجالات الكهربائية والمغناطيسية الذي يُعرف باسم المجال الكهرومغناطيسي، وقد تمكنت نبضات الفوتونات ذات الترددات الضيقة من التصادم لخلق موجات منتظمة.
وهذا الارتفاع والانخفاض يؤثر في مجموعة من الموجات التي تتحرك سويًا بسرعةٍ تسمى سرعة الزمرة، إذ يمكن تبطيئها وتسريعها حسب الظروف الكهرومغناطيسية المحيطة بها.
وعبر الدراسة، أُرسلت موجات ضوئية عبر أيونات الهيدروجين والهيليوم، وباستعمال ليزر فُصلت الإلكترونات عن هذه الأيونات، ما أدى إلى التأثير في سرعة مجموعة الموجات (المذكورة أنفًا).
تُسرع وتبطأ الموجات عبر تعديل نسبة الغازات المذكورة ما يجبر الموجات على تعديل شكلها.
وبالعودة إلى نتائج الدراسة، يبدو أن التأثير الحاصل هو انكسار الضوء عبر حقل البلازما الموجود، إضافة إلى تقطب الفوتونات بسبب الليزر الذي استُعمل.
في كلتا الحالتين، إن هذا التأثير لا يمتد نحو الموجة التي تعبر وحدها، إذ إن سرعة الأخيرة لم تتغير، إلا أن تحرك مجموعة الموجات معًا هو المُتسارع.
نظريًا، تمكنت نتائج هذه الدراسة من فتح مجالات جديدة في دراسات البلازما، إضافة إلى تعريض النظريات الحالية للعديد من التساؤلات.
ومن جهة عملية؛ فإن هذه الدراسة تُعد منطلقًا جديدًا للعديد من التكنولوجيا الحالية المتعرضة للعديد من القيود بسبب نظرياتٍ سابقة، ويبدو أن تكنولوجيا الليزر هي الرابح الأكبر من هذه الدراسة.
يعتمد الليزر القديم على المواد البصرية الصلبة، إلا أن الأخيرة تتعرض لضرر في حال ارتفع مخزون الطاقة المستعمل في الليزر، وباستعمال حقول البلازما، يمكن تخطي هذا الضرر، لكن ذلك لا يتم إلا عبر فهم ودراسة الخصائص الكهرومغناطيسية للبلازما.
ينبع اهتمام مختبر لورانس ليفرمور من ذلك، إذ إن فهم هذه الخصائص سيتيح الفرصة أمام تطوير تكنولوجيا ليزر جديدة رائعة. تطوير الليزر الذي يساعد تباعًا على تحسين العديد من التكنولوجيا الحالية كتطوير مسرع جسيمات أقوى وتحسين تكنولوجيا الانصهار النووي.
نعم، لن تساعدنا هذه التكنولوجيا في السفر عبر المجرات، إلا أنها ستكون منطلقًا للاختراعات التي ستمكننا من ذلك.
اقرأ أيضًا:
الانتقال بسرعة أكبر من سرعة الضوء ممكن بحسب نظرية آينشتاين
تحقيق تسارع جنوني للجسيمات في قناة البلازما
ترجمة: محمد علي مسلماني
تدقيق: تسبيح علي
