Hurtigere end lysets hastighed

Lysets hastighed i vakuum er den højeste hastighed i universet og kan ikke overskrides. Den forestilling, som blandt andet ligger til grund for Albert Einsteins relativitetsteori fra 1905, kan nu være endegyldigt brudt sammen. Og med det nedbrud kan der stilles et stort spørgsmålstegn ved vores opfattelse af naturen og universet. Det sker, efter at forskere ved CERN i Geneve i Schweiz og OPERA-projektet i Grand Sasso i Italien i slutningen af september annoncerede, at de har målt partikler, der bevæger sig med en hastighed hurtigere end lysets.

Annonceringen er intet mindre end sensationel, forklarer professor ved Niels Bohr Institutet Jens Jørgen Gaardhøje, som også er gruppeleder på projektet ALICE ved CERN.

“Siden 1905 har vi i videnskaben ellers været overbeviste om rigtigheden af Einsteins tese om, at lysets hastighed skulle være den højest opnåelige hastighed. Og indtil nu har man ikke kunnet måle en hastighed eller et signal, som var hurtigere”, siger Jens Jørgen Gaardhøje.

Partiklerne skulle have nået en hastighed på cirka seks kilometer per sekund højere end lysets hastighed, der er 299.792.458 m/s. Forskerne har ledt og ledt efter fejl, som skulle kunne afvise forsøgets opsigtsvækkende konklusioner, men de har endnu ikke kunnet finde nogen.

Vidtrækkende opdagelse
OPERA-projektet blev oprindelig bygget for at kunne måle neutrino-oscillationer. Neutrinoer er partikler, der vekselvirker ekstremt svagt med andre partikler og stof, og som derfor er meget svære at detektere. I OPERA-eksperimentet bliver neutrinoerne skabt på CERN ved at skyde protoner på grafit. De neutrinoer, som derigennem bliver produceret, sendes mod Grand Sasso-tunnellen, hvor man kan måle ankomsttiden og tælle antallet af neutrinoer, som kommer frem. Med moderne teknik som satellitter og gps er det lykkedes at måle afstanden mellem CERN og Grand Sasso til 732 kilometer ekstremt præcist – faktisk med en præcision på ned til 20 centimeter, forklarer Jens Jørgen Gaardhøje. Samtidig bestemmes den tid, som neutrinoerne har været undervejs, med en præcision på cirka 10 milliarddele af et sekund. Det har gjort det muligt at bestemme hastigheden med meget stor præcision.

“Forskerne har fundet ud af, at neutrinoerne kommer cirka 60 milliarddele sekund hurtigere frem, end de burde på den afstand. Det ser altså ud, som om neutrinoerne bevæger sig hurtigere end lysets hastighed med 2/100.000 dele af et sekund. Dette er en fundamental og meget vidtrækkende opdagelse, hvis målingen ellers er korrekt”, siger Jens Jørgen Gaardhøje.

For nogle år siden ledte opdagelsen af neutrino-oscillationer frem til, at neutrinoer måtte have en masse. Den opdagelse førte til en Nobelpris. Derfor var forventningen, at neutrinoer burde bevæge sig langsommere end lyset, der ingen masse har. Men tværtimod ser det ud til, at de bevæger sig hurtigere. Der kan vise sig at være fejl ved disse målinger, men forskerne har arbejdet på det og dobbelttjekket i månedsvis, og nu fremlægger de altså resultaterne og metoden. Nu må andre forskere så se, om de kan finde en anden forklaring eller eventuelle fejl.

“Er opdagelsen sand, vil det røre ved et dogme, vi har haft i over 100 år. Det åbner principielt op for, at en genstand kan bevæge sig hurtigere end lysets hastighed. Det vil bryde den øvre begrænsning, som vi ellers har regnet med, og som er indbygget i samtlige modeller”, siger Jens Jørgen Gaardhøje.

Tidsrejser
Opdagelsen kan få betydning af nærmest science fiction-mæssige proportioner. Det åbner nemlig op for alvorlige scenarier som muligheden for at gennemføre rejser frem eller tilbage i tiden. Opdagelsen kan føre til konklusioner om, at hvis lysets hastighed har ændret sig gennem tiden, kan tidsskalaen for universets udvidelse også vise sig at se anderledes ud.

“Det vil betyde en revolution i fysikkens verden. Det åbner op for et galleri af spekulationer, som folk ellers har holdt sig fra, fordi Einsteins relativitetsteori er så gennemprøvet”, siger Jens Jørgen Gaardhøje.

Einsteins generelle relativitetsteori er – mere end Newtons teori om hastighed – en generel teori, som blandt andet forklarer fænomener, som at rummet krummer omkring store stjerner og tid. Einsteins teori kan dog nu vise sig at være ufuldstændig, og det åbner op for store spekulationer, som måske fører til nye store erkendelser og opdagelser.

“Hvis det viser sig, at visse partikler kan bevæge sig hurtigere end lyset, vil det få afgørende indflydelse på fysikken, men vi må vente og se, om resultaterne kan eftergøres – gerne af andre forskerhold med andet udstyr, før vi kan forkaste det nuværende fundament”, siger Jens Jørgen Gaardhøje.

Der forestår nu et seriøst videre videnskabeligt arbejde med at fastslå, om målingerne rent faktisk viser hastigheder, som er hurtigere end lysets hastighed. Målingerne er meget komplicerede, og derfor kan der gå en årrække, før det endeligt kan fastslås, om disse nye opdagelser er en videnskabelig kendsgerning eller ej. Det leder tankerne hen på Einsteins egen relativitetsteori, som blev fremsat i 1915, og som førte til en revision af Newtons gravitations-teori, men som først blev bredt accepteret i 1919 i forbindelse med en solformørkelse, der rent faktisk gjorde det muligt at måle lysets afbøjning omkring solen.