Een groep leraren en studenten van middelbare scholen en hogescholen heeft geluidspulsen sneller uitgezonden dan het licht reist – althans volgens één begrip van de lichtsnelheid.
De resultaten zijn in overeenstemming met de relativiteitstheorie van Einstein, dus verwacht niet dat dit onderzoek zal leiden tot ruimteschepen met geluidsaandrijving die sneller vliegen dan het licht. Toch zou het werk kunnen helpen onderzoek te stimuleren dat de snelheid van elektrische en andere signalen hoger verhoogt dan voorheen.
De standaardmaatstaf voor de lichtsnelheid is die van licht dat in vacuüm reist. Deze constante, bekend als c, is ongeveer 186.000 mijl per seconde, of ongeveer een miljoen keer de snelheid van geluid in lucht. Volgens het werk van Einstein kunnen materie en signalen niet sneller reizen dan c.
PVC-wetenschap
Maar natuurkundige William Robertson aan de Middle Tennessee State University in Murfreesboro, samen met een middelbare school docent, twee studenten en twee middelbare scholieren, slaagden erin om, afhankelijk van hoe je ernaar kijkt, geluidspulsen sneller over te brengen dan c met weinig meer dan een plastic afvoerpijp en de geluidskaart van een computer.
“Dit experiment is echt basale wetenschap”, vertelde Robertson WordsSideKick.com.
De sleutel tot het begrijpen van hun resultaten, online gerapporteerd op 2 januari in het tijdschrift Applied Physics Letters, is dat elke puls van geluid of licht als een groep met elkaar vermengde golven. Deze puls stijgt en daalt met energie over de ruimte, met een piek van kracht in het midden.
Robertson en zijn collega’s stuurden geluidspulsen van de geluidskaart door een lus gemaakt van PVC-leidingen en connectoren van een hardware winkel. Deze lus splitste zich op en combineerde vervolgens de kleine golven waaruit elke puls bestond.
Dit leidde tot een merkwaardig resultaat. Bij het kijken naar een puls die de buis binnenging en vervolgens verliet, voordat de piek van de binnenkomende puls zelfs in de buis kwam, had de piek van de uitgaande puls de buis al verlaten.
Als de snelheden van elk van de golven die in deze opstelling een geluidspuls vormen, worden bij elkaar genomen, de “groepssnelheid” van de puls is overschreden c.
“Ik geloof dat dit de eerste experimentele demonstratie is van geluid dat sneller gaat dan licht, ‘Zei Robertson. Uit eerder onderzoek is gebleken dat het mogelijk is om elektrische en zelfs lichtpulsen over te brengen met groepssnelheden groter dan c.
Veel voorkomend?
Robertson legde uit dat dit sneller dan lichte akoestische effect waarschijnlijk alledaags maar onmerkbaar is.
“Het lusfilter dat we gebruikten splitst en recombineert geluid langs twee paden van ongelijke lengte”, zei hij. “Dergelijke” split-path “-interferentie komt vaak voor in de dagelijkse wereld.”
Bijvoorbeeld: “Wanneer een geluidsbron zich in de buurt van een harde muur bevindt, bereikt een bepaald geluid de luisteraar rechtstreeks van de bron, terwijl een ander geluid reist het langere pad dat het geluid van de muur weerkaatst. De geluiden komen weer samen bij de luisteraar, “zei Robertson. De zwakte van de signalen en het feit dat eventuele resulterende verschillen in timing erg klein zijn “betekenen dat we dit effect nooit zouden kunnen horen”.
Geen van de afzonderlijke golven die de geluidspulsen vormen sneller gereisd dan c. Met andere woorden, Einsteins relativiteitstheorie bleef behouden. Dit betekent dat je bijvoorbeeld niet sneller dan het licht een bericht kon schreeuwen.
Toch kan dit onderzoek technische toepassingen hebben. Robertson legde uit dat hoewel het niet mogelijk is om informatie sneller dan licht te verzenden, het lijkt alsof deze technieken het mogelijk zouden kunnen maken om langzamer dan lichtsignalen in elektronische schakelingen sneller dan voorheen te routeren.
- De kleine mysteries van het leven
- Licht reist achteruit en sneller dan licht
- Wetenschappers stellen de fundamentele wetten van de natuur in vraag
- Wetenschappers knoeien met de snelheid van het licht
- De grootste populaire mythen
In een niet-gerelateerd eerder experiment gebruikte Robert Boyd van de Universiteit van Rochester vergelijkbare principes om lichtpulsen achteruit en sneller dan c.
Zie een afbeelding of animatie
of lees het verhaal.
