Risolvi il problema di Einstein sugli specchi che si muovono alla velocità della luce

Più di un secolo fa, Einstein scoprì un paradosso nel comportamento atteso degli specchi che si muovono alla velocità della luce. Forse questo paradosso ora è stato risolto.

Nel 1905, Albert Einstein scoprì un paradosso in un esperimento mentale sugli specchi che si muovevano alla velocità della luce. Ora, nuovi calcoli potrebbero aver rivelato questo paradosso.

“Se cerchi su Internet 'Cosa vedi in uno specchio che si muove alla velocità della luce?', troverai accese discussioni nei forum di fisica. Sorprendentemente, nessuna delle risposte suggerite è corretta”, dice il fisico. Sergej Bulanov Dalla struttura ELI Beamlines nella Repubblica Ceca.

Secondo Bulanov, dalla teoria della relatività speciale di Einstein consegue che la luce riflessa da uno specchio che si muove alla velocità della luce ha intensità e ampiezza infinite (come vista da una persona che non si muove con lo specchio). Ma le equazioni di Einstein portano anche a un risultato diverso: qualsiasi oggetto che si muova a questa velocità elevata diventa trasparente e quindi non riflette alcuna luce.

Specchi al plasma

Bulanov e il suo collega Timur Iserkipov Gli Istituti nazionali di scienza e tecnologia quantistica e radiologica in Giappone ora credono di aver risolto questo paradosso. La loro dichiarazione apparirà presto su una rivista scientifica Revisione fisica e.

Il problema, secondo loro, è che lo specchio immaginato da Einstein non può esistere. Per muovere un normale specchio di vetro alla velocità della luce sarebbe necessaria una quantità infinita di energia.

Quindi i ricercatori hanno studiato un'alternativa più fattibile: specchi fatti di plasma, o una miscela di ioni ed elettroni. Tali specchi sono già stati prodotti in esperimenti utilizzando laser incredibilmente potenti. Quando questi laser prendono di mira materiali specifici, producono plasma con turbolenza localizzata. Questi disturbi riflettono la luce come uno specchio e si muovono molto rapidamente attraverso il plasma, quasi alla stessa velocità della luce.

Tridimensionale

Questi specchi reali differiscono dagli specchi ideali di Einstein in un punto cruciale: non sono bidimensionali, ma tridimensionali. Ciò significa che dietro la superficie riflettente dello specchio si trova anche il plasma.

Bulanov ed Esserkepov hanno scoperto che le proprietà di uno specchio al plasma 3D nel suo complesso possono variare, così come le proprietà della luce che lo colpisce. In alcuni scenari la luce viene riflessa intensamente. In altri scenari, la luce viene trasmessa. In altri scenari ancora, la luce forma un'onda le cui creste e avvallamenti non si muovono in avanti, ma si alzano e si abbassano solo vicino allo specchio.

Partiziona lo spazio vuoto

fisico Brendan Dromey Dalla Queen's University di Belfast nel Regno Unito, afferma che questa nuova teoria potrebbe presto essere testata poiché sempre più strutture utilizzano laser molto potenti. Secondo Dromey, se gli specchi al plasma potessero effettivamente riflettere una luce molto intensa, ciò potrebbe portare a nuove tecniche di imaging, paragonabili ai raggi X più potenti. Secondo lui, la luce intensa può anche aumentare la nostra comprensione della fisica fondamentale dividendo lo spazio apparentemente vuoto nelle coppie di particelle e antiparticelle che in realtà compongono questo spazio.

Il fisico avverte che le ipotesi fatte da Bulanov e Isserkypov sulla forma 3D di uno specchio al plasma potrebbero aver semplificato eccessivamente lo specchio Stefan Hessler Dall'Istituto Politecnico di Parigi. Tuttavia, ritiene che il lavoro sia prezioso, poiché sono stati condotti pochi studi matematicamente rigorosi sulla situazione.

Bulanov e Iserkhipov stanno ora preparando un test pilota delle loro idee. Questo test verrà eseguito in un laboratorio attrezzato con potenti laser nella Repubblica Ceca.