Изстрелване на космически кораб, състезателна кола, която се носи по писта, гепард, който се втурва към плячката си – нашата родна планета е пълна с високоскоростни подвизи.
Но кое е най-бързото нещо на Земята? Отговорът зависи от това как дефинирате „нещо“ и „на Земята“. А най-добрите кандидати – неутрино и фотони – не могат да се видят с просто око.
ОЩЕ: Странна фаза на материята, която съществува само на хартия, се оказа реална
Най-очевидният отговор изглежда лесен. Във вакуум светлината пътува приблизително с 300 000 километра в секунда). Нищо във Вселената, което познаваме, не може да надмине тази скорост.
Светлината „нещо“ ли е обаче? Физиците не са напълно съгласни с това. Някои казват не, защото светлината няма маса. Други казват да – поради странностите на квантовата механика, светлината е едновременно вълна и частица. И повечето физици са съгласни, че частиците са „неща“.
Във вакуума на Космоса тези частици, наречени фотони, са най-бързите неща според Джон Матюс, физик от университета на Юта.
Долу на Земята става малко по-сложно, освен ако не сте във вакуумна камера. След като фотон удари земната атмосфера, той леко се забавя. И тогава, при точните обстоятелства, може да има известна конкуренция. Това е така, защото не всички частици се забавят от атмосферата както фотоните, казва Матюс пред Live Science.
Матюс е част от екип, който е открил няколко много бързи частици, произхождащи от свръхвисокоенергийни космически лъчи – дъждове от субатомни частици, които падат върху Земята от Космоса. Една от тези частици, наречена „О, Боже мой“ (Oh My God), е открита от неговите колеги през 1991 г. в най-високоенергийния космически лъч, който все още не е забелязан.
Частици като тези започват да се движат изключително близо до скоростта на светлината във вакуум. Но когато ударят земната атмосфера, "по своята същност те просто продължават да се движат напред", казва Матюс. „Значи те надвишават скоростта на светлината в атмосферата.“
Това прави частиците „О, Боже мой“ сред най-бързите „неща“ с маса на Земята, но те не са върхът на айсберга. И ето че неутриното взема тази награда според Джъстин Ванденбрюке, физик на частиците в Университета на Уисконсин-Медисън.
Частицата „О, Боже мой“ вероятно е протон или поне подобна на протон – доста масивна в мащаба на субатомните частици. Масата на неутриното е поне 10 милиарда пъти по-малка от тази на протона, така че благодарение на основните закони на физиката то може да се движи дори по-бързо, ако му се даде същото количество енергия.
Но докато на теория неутриното могат да се движат много бързо, на практика е доста трудно да се определят. „Неутрино са известни срамежливци“, казва Ванденбрюке.
В дългосрочен експеримент на Южния полюс – подходящо наречен IceCube – физиците са поставили детектори в 1 кубичен километър лед с надеждата да открият високоенергийни неутрино. Вътре в леда неутрино с достатъчно енергия може да пътува по-бързо от светлината. Когато това високоенергийно неутрино се сблъска с ядро на атом в леда, то може да произведе заредени субатомни частици, които също се движат по-бързо от светлината.
Тези бързи частици излъчват проблясък на светлина, известен като излъчване на Черенков, което прави неутриното индиректно откриваемо. А през 2016 г. учените от IceCube откриха неутриното с най-висока енергия.
ОЩЕ: Айнщайн го смяташе за невъзможно: Физици измериха гравитацията в квантов мащаб
„Доколкото знаем, това са най-бързите частици, виждани някога“, казва пред Live Science Бил Луис, физик от Националната лаборатория в Лос Аламос. Никоя частица с маса не може да достигне вакуумната скорост на светлината, но ако е много лека и има много енергия, може да се приближи.
Колко близо? За да поддържа скоростите прави, Ванденбрюке обича да мисли от гледна точка на 9s. Нещо, което се движи с 99,99% от скоростта на светлината, ще има четири 9s. Свръхбързото неутрино, открито през 2016 г., ще има 33 9s, казва Ванденбрюке. А частицата „О, Боже мой“ би имала някъде между 20 и 24 9, според неговите изчисления. Тази частица е имала повече енергия, но е била и много по-масивна.
