La velocità della luce non potrebbe essere costante.

fotoni
Il principale artefice della luce e della sua velocità è il fotone.

Conosciamolo meglio.
Il fotone è particella e onda nello stesso tempo. Esperimenti lo hanno dimostrato. Esperimenti hanno dimostrato che nel vuoto, i fotoni si propagano costantemente alla velocità della luce.

Particella.
Come particella ha massa nulla e non trasporta alcuna carica elettrica. Questo significa che un fotone può continuare a viaggiare nello spazio-tempo indefinitamente senza alcun limite, finché non viene assorbito da un’altra particella. Per questo motivo, è possibile tuttora rilevare i fotoni emessi nelle prime fasi di vita dell’universo, che formano la radiazione cosmica di fondo.

Onda.
Qui viene il bello. La luce è composta da campi magnetici ed elettrici che si propagano nello spazio come onde. ll fotone è la particella che costituisce i campi elettromagnetici ed ha quindi una frequenza ed una lunghezza d’onda. La lunghezza d’onda determina il colore della luce visibile. Per capire questo fatto basa saper leggere l’espressione:
c=f ʎ
Il prodotto della sua frequenza con la lunghezza d’onda è la velocità della luce.
Ora essendo c=costante, all’aumentare della frequenza deve diminuire la lunghezza. Ad ogni frequenza corrisponde un colore. (Es: a una frequenza di 600 THz corrisponde il colore verde).
E’ altrettanto vero che ad ogni determinata lunghezza d’onda della luce corrisponde un’energia del fotone associato.

La teoria della relatività speciale di Einstein prevede che la luce nel vuoto viaggi ad una velocità costante “c” circa uguale a 300 mila chilometri al secondo (299.792.458 m/s), quale che sia l’energia dei fotoni.

Dove sta allora il problema?
Alcune teorie quantistiche della gravità considerano il vuoto come un “mezzo gravitazionale”.
Secondo queste teorie, questo “mezzo gravitazionale” conterrebbe delle disomogeneità, o fluttuazioni, estremamente piccole, dell’ordine della cosiddetta “lunghezza di Planck” (10 miliardi di miliardi di volte più piccola del diametro di un protone).
Una sorprendente conseguenza della presenza di queste disomogeneità sarebbe che fotoni di diversa energia non viaggerebbero più tutti a alla stessa velocità nel vuoto, ma potrebbero avere velocità differenti che dipendono dalla loro energia: maggiore è l’energia del fotone, maggiore sarà l’effetto dovuto alla gravità quantistica.

Cosa significa?
Significa che due fotoni emessi nello stesso momento con energia diversa e che si propagano nel vuoto quantistico, accumulano un ritardo l’uno rispetto all’altro.
Il fatto è che questo effetto è talmente piccolo che è necessario che i fotoni viaggino per miliardi di anni per accumulare una separazione temporale dell’ordine del millesimo di secondo.
Resta quindi il problema della misurazione di questo ritardo.
Questo può essere risolto solo studiando la luce emessa dai lampi di raggi gamma, ovvero i Gamma-Ray Burst (le potenti esplosioni cosmiche legate alla fusione di stelle di neutroni).
Si tratta infatti di esplosioni talmente potenti che è possibile osservarle fino a distanze di decine di miliardi di anni luce.
I ricercatori hanno così studiato il ritardo di arrivo dei fotoni a energie di qualche decina-centinaia di kiloeletronvolt emessi dai GRB e rilevati dal satellite Swift, una missione NASA.

Conoscendo la distanza di questi eventi il team ha ottenuto un nuovo limite sull’energia oltre la quale gli effetti di gravità quantistica diventano importanti.

(fonte: Infn)

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Informazioni su bruce

Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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5 risposte a La velocità della luce non potrebbe essere costante.

  1. Renzo Dal Grande ha detto:

    ok Bruce , interessante ho capito . Ma quali implicazioni avrà questa scoperta ?

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    • bruce ha detto:

      A mio modesto avviso poche. E’ solo una “ evidenza “, estremamente piccola, tutta fisica, della influenza della gravità sulla stessa luce che può essere osservata dopo tempi di miliardi di anni. In pratica quello che succede ai fotoni stessi mentre viaggiano a velocità della luce in uno spazio gravitazionale.

      Siccome tutti i fenomeni osservati avvengono a velocità che mai saranno pari a quella della luce si può tranquillamente dire che la velocità della luce è costante. Tanto vero che non c’è alcuna intenzione, per ora, del CODATA, il comitato internazionale per i dati di scienza e tecnologia, di prendere in considerazione tale eventualità.

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  2. MARGHIAN ha detto:

    Infatti, nessuna implicazione pratica. Come nessuna ne ha se ha ragione Zichichi, nel dire che “la costante di Plank sara’ zero e la velocita’ della luce sara’ infinita” (??’!!). Disse questa cosa in tv, a proposito della teoria del “supermondo” e cose del genere. Ma variazioni della costante di Plank e della velocita’ della luce che avverrebbero (???!!!) in tempi estremamente lunghi e non implicanti variazioni nel nostro quotidiano.
    “L’universo e’ attratto gravitazionalmente verso il tutto, dove la costante di Planck sara’ zero e la velocita’ della luce sra’ infinita..”. Okay, ve l’ho buttata cosi’ come l’ho sentita dallo scienziato siciliano, ambasciator non porta pena 🙂 Ciao.

    Piace a 1 persona

  3. Massimiliano ha detto:

    volevo fare una domanda a Bruce: Un quanto di luce è partito all’inizio dei tempi (big bang) e aveva una energia ben definita E = hv , dato che v era ben definita (ad es.quella della radiazione gamma) e h è la nota costante di Plank; dunque sostanzialmente E dovrebbe essere una costante immutabile. Successivamente, man mano che in nostro quanto di luce si propaga nell’Universo ,dato che quest’ultimo è in espansione, la trama dello spazio va via via allargandosi e con essa la lunghezza d’onda della radiazione che il quanto trasporta. Il nostro quanto di luce da ciccione diventa sempre più magrolino fino a giungere ,dopo 13 miliardi di anni e passa ai nostri occhi sottoforma di radiazione infrarossa…la famosa radiazione a 3kelvin.
    Benissimo! Dunque se così stanno le cose l’energia trasportata dal nostro quanto (E) dev’essere variata di parecchio…in quanto con h costante ,se v diminuisce, diminuisce anche E.
    Domanda: l’energia che il quanto ha perso durante il viaggio di 13 miliardi di anni dove è andata a finire? Se facciamo la sommatoria delle energie perse da tutti i fotoni che han camminato per 13 miliardi di anni di energia persa ce n’è parecchia; che fine ha fatto?
    Da un celebre fisico mi è stato risposto che boh, che ne so, sarà andata a scaldare il gas intergalattico! Ma un attimo…se il quanto di luce è giunto a me tutto intero e i quanti sono indivisibili o è arrivato al mio occhio seppur indebolito o sarebbe stato assorbito prima e io non l’avrei visto per niente; un quanto di luce o c’è o non c’è. Anche ammettendo il caso che il nostro quanto sia stato assorbito e riemesso più indebolito dal gas intergalattico fino a quando non è giunto agli occhi occhi dell’osservatore c’è da osservare che allora che andiamo a negare la causa che avevamo detto fosse quella della perdita di energia del fotone, ovvero l’espansione dello spazio.
    Come se ne esce? Saluti a te e al tuo cagnolone! bau!

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