Създават обект, способен да достигне 99% от скоростта на светлината. Това е най-бързият обект, ускоряван някога от човешко устройство, а откритието му отваря вратата към неизследвана досега физика.
Обект, толкова малък, че е почти невидим, но движещ се толкова бързо, че би могъл да обиколи Земята повече от седем пъти за една секунда, като масата му се умножава експоненциално. Това не е научна фантастика, това е постижението, което екип от физици от Виенския институт за квантова наука и технологии постигна в лаборатория, ускорявайки наночастици до скорости, близки до абсолютната граница на Вселената, скоростта на светлината.
Този експеримент не само поставя нов рекорд, но и отваря вратата към тестване на самите основи на физиката, където невъзможното става реалност: обект, който в движение става седем пъти „по-тежък“. Екипът, ръководен от Доминик Хорноф, публикува своите открития в Nature и противно на това, което някой може да си представи, това не е миниатюрен космически кораб или мощен лъч от субатомни частици. Главният герой на тази история е силициев микромехур, куха сфера, хиляди пъти по-тънка от човешки косъм.
Експериментът на екипа на Хорноф включва поставянето на тези микромехурчета във вакуумна камера и окачването им във въздуха с помощта на „оптични пинсети“: лъчи лазерна светлина, които могат да обездвижат малки частици. Веднъж хванати, ги удря невероятно кратък и интензивен импулс от лазерна светлина, предавайки им монументално количество енергия за части от секундата. Резултатът: толкова брутално ускорение, че тези микромехурчета достигат 99% от скоростта на светлината (0,99c).
И тук експериментът става интересен. Според Теорията на относителността на Айнщайн, когато един обект се приближава до скоростта на светлината, неговата кинетична енергия се проявява като увеличение на масата. Не става въпрос за това, че той получава повече атоми, а по-скоро за това, че енергията, вкарана в движение, се „материализира“, карайки обекта да се държи така, сякаш е много по-масивен.
При 99% от скоростта на светлината, факторът на Лоренц, величината, която количествено определя този ефект, е приблизително 7. Това означава, че микромехурчето, по време на своето ултрабързо движение, има релативистична маса около седем пъти по-голяма, отколкото когато е в покой. Ако масата му в покой беше 1 микрограм, в този момент той би се държал така, сякаш тежи 7 микрограма. Това не е абстрактна концепция, а физическа реалност, която прави изключително трудно за обекта да продължи да ускорява, действайки като „релативистична спирачка“, която пречи на всеки обект с маса да достигне скоростта на светлината.
Защо достигането на тези скорости е толкова важно? Ускоряването на изключително мали обекти до тези скорости, без да бъдат унищожени, и възможността за измерване на тези релативистични ефекти е обезсърчително предизвикателство. Този експеримент представлява качествен скок по няколко причини. Първо, той предизвиква Айнщайн, като е практическа и директна демонстрация на относителността в действие върху управляем обект в лаборатория. Той позволява на учените да тестват законите на физиката в енергийни и скоростни режими, които преди това са били недостъпни.
В същото време тези микромехурчета, с умножената си маса, се превръщат в перфектни високоенергийни снаряди. Чрез изучаване на техните сблъсъци, физиците могат да симулират и по-добре да разберат бурните процеси, които протичат около черните дупки или в космическите лъчи. Способността за контрол и измерване на материята в този екстремен режим би могла да има дългосрочни приложения в задвижването на космически кораби, създаването на нови материали или разработването на компактни източници на радиация. Интересното е, че това постижение не е краят, а по-скоро началото на нова ера. Екипът на Хорноф планира да задълбочи експеримента, опитвайки се да достигне 99,9% от скоростта на светлината, където увеличението на масата би било повече от 22 пъти по-голямо, измервайки с безпрецедентна прецизност как относителността оформя поведението на материята.