Veel van hoe we de manier begrijpen waarop ons universum is gebouwd, hangt af van constanten - fysieke metingen die bijvoorbeeld de lading en de massa van het elektron beschrijven. Deze hoeveelheden vormen de basis voor theoretische basisvergelijkingen en veranderen niet. Maar wetenschappers ontdekten net dat de beroemdste constante, de snelheid van het licht, niet zo constant is als we dachten.
Wanneer licht door glas of water reist, wordt het vertraagd. Maar wetenschappers dachten dat het, wanneer het door een vacuüm flitst, op de niet aflatende snelheid van 299.792.458 meter per seconde werd gehouden. Nieuw werk, gepubliceerd op arXiv.org, laat zien dat dit niet altijd het geval is. Afhankelijk van de structuur van het licht, zagen de onderzoekers dat fotonen, de basiseenheid van licht, langzamer reizen.
De onderzoekers plaatsten in wezen verschillend gestructureerde fotonen tegen elkaar. Licht wordt vaak weergegeven als een golf (hoewel het hele deeltje / golf-ding twisty kan worden), maar dat is slechts een benadering, schrijft Andrew Grant voor Science News . Denk aan een laser, suggereert hij - die licht structureert als een geconcentreerde straal of een straalvormige oogstraal. Of denk aan hoe licht zich gedraagt wanneer het door een lens wordt geleid - het kan op een punt samenkomen.
De structuur van het licht kan dus variëren, en dat is waar dit experiment om draaide. Grant schrijft:
De onderzoekers produceerden paren fotonen en stuurden ze op verschillende paden naar een detector. Eén foton werd recht door een vezel geritst. Het andere foton ging door een paar apparaten die de structuur van het licht manipuleerden en vervolgens terugschakelden. Als de structuur er niet toe deed, zouden de twee fotonen tegelijkertijd zijn aangekomen. Maar dat gebeurde niet. Uit metingen bleek dat het gestructureerde licht consistent enkele micrometers te laat per meter afgelegde afstand arriveerde.
"Het is zeer indrukwekkend werk, " vertelde Robert Boyd, een optisch fysicus aan de Universiteit van Rochester, Science News . "Het is zoiets dat zo duidelijk is, je vraagt je af waarom je er niet eerst aan hebt gedacht."
Eerder waren twee verschillende onderzoeksgroepen op het idee gekomen dat de snelheid van het licht zou kunnen veranderen, vooral omdat wat wij beschouwen als een vacuüm niet echt leeg is. Ze bespraken de mogelijkheid dat ruimte eigenlijk 'een grote soep van virtuele deeltjes is die in kleine fracties van een seconde in en uit het bestaan knipogen', meldt Livescience. Die knipogende deeltjes zouden licht belemmeren en schommelingen veroorzaken. Maar die twee artikelen waren theoretisch. Het nieuwe papier bevat eigenlijk waarnemingen die aantonen dat sommige fotonen waren vertraagd.
Dit betekent niet dat ons hele begrip van het universum uit de war is geslagen. Of tenminste, het is niet iets dat de typische persoon in het dagelijks leven zal opvallen. Alleen natuurkundigen die aan specifieke problemen werken, zoals het bestuderen van zeer korte lichtpulsen, zouden moeten veranderen wat ze doen. De rest van ons kan nog steeds de waarde gebruiken die in onze studieboeken staat. En maak je geen zorgen, we kunnen nog steeds verrassend nauwkeurige metingen van de lichtsnelheid thuis krijgen met behulp van een magnetron en een reep chocola.
