I fisici hanno appena osservato puntini di oscurità muoversi più velocemente della velocità della luce, senza violare le leggi della relatività. / Physicists just witnessed pinpricks of darkness moving faster than the speed of light ‪—‬ without breaking the laws of relativity

I fisici hanno appena osservato puntini di oscurità muoversi più velocemente della velocità della luce, senza violare le leggi della relatività. / Physicists just witnessed pinpricks of darkness moving faster than the speed of light ‪—‬ without breaking the laws of relativity

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Rappresentazione artistica di singolarità oscure circondate da vortici in rapido movimento. Un nuovo esperimento di fisica dimostra che entità come queste possono effettivamente superare la velocità della luce.  /  An artist’s impression of dark singularities surrounded by fast-moving whirlpools. A new physics experiment shows that entities like these can actually surpass the speed of light.

Per la prima volta, i ricercatori hanno misurato singolarità in onde luminose e sonore combinate che si propagano a velocità superiore a quella della luce. I risultati hanno implicazioni nella fluidodinamica, nell'ottica ed in molti altri campi.

Per la prima volta, i ricercatori hanno rilevato vuoti cosmici che si muovono a velocità superiore a quella della luce , superando di gran lunga questo limite cosmico senza violare le leggi della relatività.

Uno studio recente mostra l'accelerazione dei vuoti. I ricercatori hanno utilizzato i recenti progressi nella microscopia elettronica ultrarapida per misurare i vuoti nelle onde fonone-polaritone che si propagano rapidamente all'interno di una sottile lamina di nitruro di boro. I fonone-polaritoni sono quasiparticelle formate da fotoni (luce quantizzata) accoppiati a minuscole vibrazioni e si comportano come onde luminose e sonore combinate.

Spesso le onde vengono visualizzate come un singolo ghirigoro, ma in molte applicazioni, immaginarle come un lago potrebbe fornire un'idea migliore di ciò che accade. I laghi sono pieni di onde ed increspature che interagiscono tra loro. Se le onde interagiscono quando raggiungono la loro altezza massima, si combinano per creare un'onda ancora più alta. Ma se entrano in contatto quando sono al loro punto più basso, creano avvallamenti più profondi di quanto farebbero singolarmente.

A volte, le onde si annullano a vicenda, creando punti in cui la loro intensità si riduce a zero. In un lago, questo genererebbe un vortice temporaneo che ruota attorno a quel punto vuoto, chiamato anche singolarità. Queste singolarità si ritrovano in natura e in matematica e, fin dagli anni '70, si ipotizza che in alcuni casi si muovano a velocità superiori a quella della luce, secondo una recente dichiarazione del Technion-Israel Institute of Technology.

Superando di gran lunga il limite

La teoria della relatività ristretta di Einstein afferma che la velocità della luce nel vuoto — 299.792.458 metri al secondo, ovvero circa 186.000 miglia al secondo — è la velocità massima a cui informazione, materia ed energia possono viaggiare nello spazio. Come fanno quindi le singolarità a muoversi più velocemente della luce? Poiché le singolarità sono punti vuoti di nulla, non contengono informazione, materia né energia. Sono minuscoli vuoti, quindi non sono soggette al limite di velocità cosmico.

Questi vuoti non si limitano a superare la velocità della luce, ma la oltrepassano letteralmente. Quando due singolarità si incontrano, a volte possono accelerare esponenzialmente l'una verso l'altra fino a raggiungere velocità prossime all'infinito, poco prima di annullarsi a vicenda. Tuttavia, più velocemente si muovono, più è difficile osservarle. Il recente studio, pubblicato il 25 marzo sulla rivista Nature, mostra i ricercatori impegnati proprio in questo compito.

"La nostra scoperta rivela leggi universali della natura condivise da tutti i tipi di onde, dalle onde sonore e dai flussi di fluidi a sistemi complessi come i superconduttori ", ha dichiarato Ido Kaminer, professore di ingegneria elettrica ed informatica al Technion-Israel Institute of Technology e membro del gruppo di ricerca, nel comunicato stampa.

I risultati dello studio si applicano a molto più che ai piccoli vortici; i punti nulli si comportano in modo sufficientemente simile alle particelle da permettere agli scienziati di studiarli per comprendere meglio le interazioni tra particelle. Per fare ciò, i ricercatori devono sapere dove il confronto si interrompe. Il nuovo studio mostra che la necessità di velocità dei vuoti rappresenta il punto in cui le singolarità smettono di comportarsi come particelle, poiché le particelle obbediscono al limite di velocità cosmica che i vuoti ignorano.

Inoltre, le nuove tecniche del gruppo per osservare oggetti molto piccoli e molto veloci potrebbero far luce su aree finora inesplorate in diverse discipline scientifiche."Riteniamo che queste innovative tecniche di microscopia consentiranno lo studio di processi nascosti in fisica, chimica e biologia, rivelando per la prima volta come si comporta la natura nei suoi momenti più rapidi e sfuggenti", ha aggiunto Kaminer.

ENGLISH

For the first time, researchers have detected empty voids moving faster than the speed of light — and they blazed past that cosmic speed limit without breaking the laws of relativity.

A recent study shows the voids' acceleration. Researchers used recent advances in ultrafast electron microscopy to measure voids in phonon-polariton waves zooming around inside a thin flake of boron nitride. Phonon-polaritons are quasiparticles formed from photons (quantized light) coupled with tiny vibrations, and they act like light and sound waves combined.

Waves are often visualized as a single squiggle, but in many applications, imagining them as a lake could give a better idea of what's going on. Lakes are full of waves and ripples that interfere with each other. If the waves interact when they're at their maximum height, they combine to create an even higher wave. But if they make contact when they're at their lowest points, they create deeper troughs than they would on their own.

Sometimes, waves cancel each other out, creating points where the waves' magnitude drops to zero. In a lake, this would make a temporary whirlpool (a vortex) that moves around that empty point, also called a singularity. These singularities are found throughout nature and mathematics and, since the 1970s, have been theorized to move faster than light speed in some instances, according to a recent statement from the Technion-Israel Institute of Technology.

Blazing past the limit

Einstein's theory of special relativity states that the speed of light in a vacuum ‪—‬ 299,792,458 meters per second, or about 186,000 miles per second ‪—‬ is the fastest speed information, matter and energy can travel through space. So how do singularities move faster than light speed? Because singularities are empty points of nothingness, they contain no information, no matter and no energy. They are tiny voids, so they don't have to obey the cosmic speed limit.

These voids don't just exceed the speed of light ‪—‬ they blaze past it. When two singularities encounter each other, they can sometimes exponentially speed up toward each other until their velocities approach infinity just before they cancel each other out. However, the faster they go, the harder it is to observe them. The recent study, published March 25 in the journal Nature, shows researchers doing just that.

"Our discovery reveals universal laws of nature shared by all types of waves, from sound waves and fluid flows to complex systems such as superconductors," Ido Kaminer, an electrical and computer engineering professor at the Technion-Israel Institute of Technology and a member of the research team, said in the statement.

The study's results apply to more than just tiny whirlpools; the null points act enough like particles that scientists can study them to better understand particle interactions. To do this, researchers need to know where the comparison breaks down. The new study shows the voids' need for speed is a point where the singularities stop acting like particles, since particles obey the cosmic speed limit that voids ignore.

In addition, the team's new techniques for observing very small, very fast things could light up some previously unexplored pockets across multiple scientific disciplines.

"We believe these innovative microscopy techniques will enable the study of hidden processes in physics, chemistry, and biology, revealing for the first time how nature behaves in its fastest and most elusive moments," Kaminer added.

Da:

 https://www.livescience.com/physics-mathematics/particle-physics/physicists-just-witnessed-pinpricks-of-darkness-moving-faster-than-the-speed-of-light-without-breaking-the-laws-of-relativity