sneller dan licht

Sneller dan het licht is wél mogelijk

19 reacties / Ideeën, natuurkunde, Techniek, Visionaire projecten, Wetenschap / Door / 21 augustus 2016

Vanaf onze vroege kinderjaren wordt ons al voorgehouden dat niets sneller dan het licht gaat. Mede omdat ik een provocerende persoonlijkheid bezit vind ik het leuk om dit soort onwaarheden aan de kaak te stellen. Een overzicht van dingen die sneller dan het licht gaan.

1: Tachyonen (hypothetisch),

Een tachyon (uit het Grieks: ταχύς (tachús), ‘snel’) is een hypothetisch exotisch deeltje dat beweegt met een snelheid groter dan de lichtsnelheid.

De eerste beschrijving van tachyonen wordt toegeschreven aan de Duitse natuurkundige Arnold Sommerfeld, maar het waren George Sudershan[1][2] en Gerald Feinberg[3] (die de term bedacht) in de jaren zestig die een theoretisch model ontwikkelden voor onderzoek. Tachyonen worden in meerdere theorieën gebruikt, waaronder de snaartheorie. In termen van speciale relativiteit is een tachyon een deeltje dat zich op een ruimteachtige(in plaats van een tijdachtige) baan beweegt en een imaginaire eigentijd heeft.

2: Expansie van het heelal,

Hoe snel expandeert ons heelal? Is dit sneller dan het licht, of juist langzamer? Een van de mooiste antwoorden die ik ooit heb gehoord heb kwam van Prof. Christoffel Waelkens. We hebben geen snelheid die te meten is in aardse begrippen. De uitdijing volgt uit de wet van Hubble, die stelt dat de sterrenstelsels zich van elkaar verwijderen met een snelheid evenredig met hun onderlinge afstand. Twee maal zo ver betekent twee maal zo snel. Helaas gaat deze wet alleen maar op bij de erg grote afstanden. De wet werd geformuleerd door Edwin Hubble in 1929.

3: Verstrengelde deeltjes,

Observaties betreffende verstrengelde staten lijken in strijd te zijn met de eigenschap van de relativiteitstheorie dat informatie niet sneller kan reizen dan de lichtsnelheid. Hoewel twee verstrengelde systemen elkaar lijken te beïnvloeden over grote afstand in de ruimte, is de huidige opinie dat geen bruikbare informatie op deze wijze overgebracht kan worden, wat betekent dat de ‘oorzakelijke natuurkunde’ niet geschonden wordt door verstrengeling. Dit is de geen-communicatie-stelling (“no-communication theorem“).

4: Superman,

Superman werd geboren als Kal-El, zoon van de wetenschapper Jor-El en zijn vrouw Lara Lor-Van, op de planeet Krypton. Deze planeet stond op het punt te ontploffen, waardoor Supermans ouders besloten hem te evacueren met een ruimteschip. Dit schip werd naar de Aarde gestuurd, aangezien deze planeet eveneens een perfect leefklimaat had voor Kryptonianen. Op de Aarde landde het schip net buiten het kleine dorpje Smallville, waar de jonge Kal-El werd gevonden en geadopteerd door Jonathan en Martha Kent. Zij noemden hem Clark Kent. (PS: voor de lezers met een autisme spectrum stoornis: ja, dit is humor)

5: Vuurtoreneffect,

De bundels elektromagnetische straling die pulsars rond sproeien, lijken veel sneller dan het licht te reizen. Als er een groot kosmisch scherm zou bestaan, zou je op dit scherm de bundels van pulsars in seconden tijd vele lichtjaren af zien leggen. Dit is echter maar schijn. De bundel kan geen informatie  sneller dan het licht laten gaan.

6: Evanescerende golven,

Er bestaat licht, dat sneller dan de lichtsnelheid gaat. Het gaat hier om zogenoemde evanescerende (‘verdwijnende’) golven. Deze ontstaan bij totale interne reflectie (alle licht in een optisch medium, zoals glas, wordt op het grensvlak teruggekaatst). Erg ver reizen evanescerende golven niet: hun intensiteit neemt in licht met een macht e af, elke 130 nanometer afstand. Dit is mogelijk, omdat evanescerende golven geen energie en informatie dragen. Wie niet bang is voor wat pittige optica, staat HIER hoe golven sneller dan het licht kan reizen.

Wiskundig is het al een aantal jaren mogelijk om sneller dan het licht te gaan. Trouwe Visionair-lezers wisten dit al in 2012 :

Al meer dan honderd jaar is het een dogma: niets kan sneller bewegen dan het licht, want in dat geval levert de speciale relativiteitstheorie onzin op. Maar klopt dat laatste wel? Wiskundigen zijn er nu in geslaagd een sneller-dan-licht beweging te beschrijven en zo Einsteins theorie voorbij de lichtsnelheid op te rekken.

Onze intergalactische ambities komen steeds dichterbij de realiteit, mede door visionairs als Alcubierre en Harold White. Deze mannen hebben de relativiteitstheorie goed begrepen. Alles is namelijk relatief.

warp-drive

Volgens Miguel Alcubierre is een warp drive, waarmee je je sneller dan het licht kan verplaatsen, natuurkundig mogelijk. Bron/copyright: http://www.startrekdesktopwallpaper.com/

Docu: de toekomst van ruimtereizen en de ontdekking van buitenaards leven

4 reacties / biologie, Ideeën, Ideeën en techniek, Mensheid, Universum, Visionaire vragen, Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 21 december 2014

Een sprong in de wat verdere toekomst deze keer. Als de aliens ons niet komen bezoeken, dan zoeken wij ze toch lekker zelf op. Dan moeten we natuurlijk wel even probleempjes zoals de lichtsnelheidsbarrière of onze beperkte levensduur oplossen. Grootheden als Michio Kaku gaan op de hun welbekende meesterlijke wijze helemaal los in deze überspannende docu, waarin de mogelijkheden voor interstellaire reizen en de mogelijkheden om buitenaards leven te vinden uiteen worden gezet.


Oftewel: Albert, eat this. Aliens, zet de koffie alvast maar klaar. We komen eraan! Ooit.
Volgens Miguel Alcubierre is een warp drive, waarmee je je sneller dan het licht kan verplaatsen, natuurkundig mogelijk. Bron/copyright: http://www.startrekdesktopwallpaper.com/
Volgens Miguel Alcubierre is een warp drive, waarmee je je sneller dan het licht kan verplaatsen, natuurkundig mogelijk. Bron/copyright: http://www.startrekdesktopwallpaper.com/

Een onderdeel van de detector van OPERA. Bron: OPERA

OPERA herbevestigt sneller-dan-licht neutrino’s, maakte dezelfde fout

9 reacties / Wetenschap / Door / 17 maart 2012

Nieuwe tests van de onderzoeksgroep OPERA in Italië, deze keer uitgevoerd met een nog hogere precisie, bevestigen dat OPERA neutrino’s gedetecteerd heeft die sneller dan het licht reizen. Niet alle leden van de groep zijn het er echter mee eens en sommigen weigerden hun naam te zetten onder het artikel. Met reden.

Statistische onzekerheid zaaide twijfel
OPERA (Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus) meet de eigenschappen van neutrino’s die door de aarde reizen vanuit het CERN lab in Genève naar het neutrino-observatorium onder de Gran Sasso granietberg, niet ver van Rome. 22 september 2011 publiceerde de groep een rapport op ArXiv, waaruit bleek dat de neutrino’s ongeveer zestig nanoseconden eerder in Gran Sasso arriveerden dan de lichtsnelheid toelaat. De onderzoekers bereikten dit resultaat door de verdeling in de tijd van afgevuurde protonen in de pulsen van 10,5 microseconde, waarmee de neutrino’s worden geproduceerd, te vergelijken met de tijdstippen waarop neutrino’s in de detector werden gemeten. Statistiek is gebaseerd op waarschijnlijkheid en kansverdeling en is daarmee per definitie onnauwkeurig. Ter vergelijking: de puls duurde honderden keren zo lang als het gemeten verschil met de lichtsnelheid. Bedenk hierbij ook dat er maar enkele neutrino’s worden waargenomen. Dit was dan ook een belangrijk punt van kritiek.

Een onderdeel van de detector van OPERA. Bron: OPERA
Een onderdeel van de detector van OPERA. Bron: OPERA

Nieuwe tests elimineerden statistische onzekerheid
De nieuwe tests, voltooid rond 6 november 2011, rekenden af met statistiek door de pulsen slechts 1 tot 2 nanoseconden, 10 000 maal zo kort dus, te laten duren. Elke neutrino die in Gran Sasso waar werd genomen kon zo exact worden vastgenageld aan een specifieke puls. De wetenschappers stelden nu opnieuw vast dat de neutrino’s 60 nanoseconden eerder arriveerden met een onzekerheidsmarge van 10 nanoseconden – vergelijkbaar met de eerste meetresultaten.  De tests werden gedurende tien dagen uitgevoerd. Hierbij werden twintig ‘events’ geproduceerd (vermoedelijk  wordt hiermee bedoeld: geslaagde neutrinodetecties). De onderzoeksgroep liep ook hun oorspronkelijke statistische analyse na.

Geen unanieme instemming
Dit is de eerste uitzondering op Einsteins regel dat niets sneller reist dan het licht. Geen wonder dat veel natuurkundigen uiterst sceptisch zijn over deze resultaten en alleen worden overtuigd door nieuwe experimenten in een andere setting. Van de 195 leden van de onderzoeksgroep weigerden daarom vijftien het artikel te ondertekenen. Vier eerdere dissidenten tekenden nu wel; er zijn ook vier nieuwe dissidenten bij gekomen.

Een belangrijk punt van kritiek onder de dissidenten is dat het tijdvenster waarin neutrino’s werden gedetecteerd door OPERA in deze nieuwe testen een breedte had van vijftig nanoseconden. Dit beïnvloedt het uiteindelijke resultaat niet, maar is volgens dissidenten een teken dat het experiment slordig is uitgevoerd.

‘Autiero controleerde zichzelf’
Andere onderzoekers zijn er ook zeer ongelukkig mee dat slechts een klein deel van de analyse, die uit werd gevoerd door Dario Autiero, de leider van de sneller-dan-licht analyse,  onafhankelijk gecontroleerd is door anderen binnen het samenwerkingsverband. Dit laat de mogelijkheid open dat geen rekening is gehouden met alle mogelijke fouten, of (niet met zoveel woorden gezegd), dat Autiero de zaak flest.  Pas als de resultaten van andere neutrinoexperimenten binnen zijn, zal er antwoord komen op de vraag of er sneller-dan-licht neutrino’s bestaan. Het maandenlange werken onder hoogspanning eist ondertussen zijn tol bij de uitgeputte OPERA onderzoeksgroep. Dat er nu nog steeds geen zekerheid is bij iedereen, wekt de nodige frustratie.

Persoonlijk denk ik dat de dissidenten gelijk hebben. Pas als de gehele, maar dan ook de gehele dataset plus alle berekeningen onafhankelijk door anderen zijn geverifieerd, weten we zeker dat deze groep geen fout heeft gemaakt. Een ander beruchte tegenwerping, dat de exacte afstand van het Gran Sasso observatorium tot Genève niet tot op de meter bekend is, wordt nu nagetrokken via het checken van de lengte van een glasvezelkabel waarmee de Gran Sasso data naar de oppervlakte worden gestuurd. Dat geldt ook voor de vernietigendste tegenwerping, van de Groningse natuurkundige Ronald van Elburg,  dat de onderzoekers geen rekening hielden met de relativistsiche effecten van de beweging van de GPS-satelliet die werd gebruikt om de atoomklokken van het CERN en Gran Sasso te synchroniseren. Het is dus wachten op de resultaten van andere onderzoeksgroepen.

UPDATE: volgens een nieuwe verklaring zou een meetfout aan een kabel de oorzaak zijn. Dit is inderdaad de meest logiche verklaring, maar voor een definitieve bevestiging zullen we de experimenten in mei 2012 moeten afwachten. CERN kan pas dan weer een nieuwe bundel neutrino’s richting Gran Sasso afvuren. Tot die tijd blijft het spannend.

UPDATE 2: Een controle-experiment, ICARUS, door hetzelfde lab wijst uit dat de neutrino’s toch niet sneller dan het licht gaan. Dit wijst erop dat inderdaad een meetfout gemaakt lijkt te zijn bij het lab onder de Gran Sasso en dat er – helaas – nog steeds geen inbreuk is aangetroffen op de onverbiddelijke limiet van de lichtsnelheid. Tegelijkertijd was deze episode een zeer leerzame instructie over hoe wetenschap werkt. Wetenschap is een proces van vallen en opstaan met vaak onverwachte experimenten. Dit maakt wetenschap ook zo boeiend.

Vervolg op:
Bewegen sommige neutrino’s sneller dan het licht?

Bronnen
More data shows neutrino’s still faster than light – New Scientist (2011)
Faster-Than-Light Neutrinos: OPERA Confirms and Submits Results, But Unease Remains, Science Magazine (2011)
Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam, ArXiv (2011)

Een wormtunnel ziet er ongeveer zo uit. Zou dit de verklaring zijn voor de snelle neutrino's?

‘Neutrino’s sneller dan licht vanwege sprong door andere dimensie’

41 reacties / Wetenschap / Door / 24 september 2011

Terwijl experimenteel fysici op enkele plaatsen in de wereld koortsachtig proberen de sneller-dan-licht meting van neutrino’s te herhalen – wat vereist is om het experiment te erkennen als valide – zijn theoretici druk bezig om dit voor de meesten totaal onverwachte resultaat te verklaren. Een meer buitenissige theorie: de neutrino’s reisden sneller dan het licht omdat ze afsneden door een andere dimensie.

De regel in de speciale en algemene relativiteitstheorie, dat niets sneller beweegt dan de lichtsnelheid, c, is onverbiddelijk. Tot voor kort is er geen enkel verschijnsel waargenomen dat zich sneller voortplant dan het licht. Weliswaar is een sneller-dan-licht golf na te bootsen, maar dit gebeurt dan door elektrische schakelaars sneller dan het licht tussen de schakelaars kan reizen, af te vuren. Er is dan geen causale verbinding tussen deze schakelaars: die zijn domweg zo ingesteld dat ze sneller dan het licht achter elkaar vuren.

Wat gebeurt er als iets sneller dan het licht gaat?
Zodra iets werkelijk sneller dan het licht beweegt, gebeuren er heel enge dingen met de Lorentz-vergelijking die de tijddilatatie (tijdvertraging) beschrijft. Voor een fysicus althans. In de Lorentz-transformatie, die de tijdvertraging beschrijft, zie hieronder, staat er in de noemer een wortel:

[latex]\gamma = \frac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}} [/latex]

Let op wat onder dat wortelteken staat (1-v2/c2). Als de snelheid (v) groter wordt dan de lichtsnelheid (c), wordt v2/c2 groter dan 1, dus 1-v2/c2 wordt kleiner dan nul. Met andere woorden: er komt onder de wortel een negatief getal te staan. Dit mag niet volgens de wiskundeleraar van de middelbare school, maar lees even verder. Nu wordt het pas echt interessant.

De wortel uit een negatief getal is imaginair: het imaginaire basisgetal i is gedefinieerd als de wortel van -1. Iets dat sneller beweegt dan het licht, gesteld dat het kan, krijgt dus een imaginaire tijdlijn (en een imaginaire lengte). De reactie van de meeste fysici hierop is: dit kan niet, dit betekent niets. Een weinig visionaire opvatting. We weten immers uit andere terreinen in de natuurkunde dat imaginaire getallen hierin wel degelijk een zeer belangrijke rol spelen en ook fysisch relevante verschijnselen beschrijven. Denk bijvoorbeeld aan de (kwantum) Schrödingervergelijking, het fundament van bijna de hele natuurkunde, waar ook die ‘vermaledijde’  i in voorkomt:

[latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t} \Psi = \hat H \Psi[/latex]

Kortom: waarschijnlijk missen we veel interessante verschijnselen door dit soort fantasieloosheid. Wie weet zijn er “onverklaarbare” verschijnselen die verklaard kunnen worden door aan te nemen dat een deeltje sneller dan het licht bewoog. Kortom: denk imaginair.

Een wormtunnel ziet er ongeveer zo uit. Zou dit de verklaring zijn voor de snelle neutrino's?
Een wormtunnel ziet er ongeveer zo uit. Zou dit de verklaring zijn voor de snelle neutrino's?

‘Neutrino’s bewegen exact met de lichtsnelheid‘
Het raadsel wordt nog groter door waarnemingen aan een hypernova in de Grote Magelhaense Wolk, SN 1987-a. Drie uur voor de eerste tekens van deze supernova op 168.000 lichtjaar afstand zichtbaar werden, begonnen neutrino-detectoren over de hele wereld als razenden signalen door te geven. Inderdaad wordt volgens de gangbare modellen voor sterevolutie bij een hypernova een belangrijk deel van de massa van de ster omgezet in een stortvloed van neutrino’s.  Neutrino’s razen overal doorheen zonder gehinderd te worden, in tegensteling tot lichtdeeltjes. Dit gedrag was dan ook keurig volgens de standaard astrofysische modellen. De snelheid van neutrino’s, zo werd hiermee aangetoond, is vrijwel exact gelijk aan de lichtsnelheid. Was hun snelheid inderdaad een veertigduizendste hoger dan de lichtsnelheid geweest, zoals in het CERN experiment, dan waren de neutrino’s vijf jaar eerder al aangekomen en waargenomen.

Fout in de afstandsmeting?
Volgens veel theoretici is dit het bewijs dat er iets aan het experiment niet klopt. Misschien dat het Italiaanse lab dichter bij het CERN ligt dan eerder aangenomen. Om het verschil van een veertigduizendste te verklaren, zou Gran Sasso dan hemelsbreed 18 m dichter bij Zwitserland moeten liggen dan tot nu toe aangenomen. De afstand is, volgens CERN en OPERA onderzoekers althans, echter tot op twintig centimeter nauwkeurig bekend. We kunnen er van uitgaan dat ook deze mogelijkheid de komende weken grondig nagelopen zal worden.

Reizen neutrino’s door andere dimensies?
Uiteraard doen ook aanhangers van de snaartheorie een duit in het zakje. Zo ziet zij hierin een bewijs dat de neutrino’s door een andere dimensie heen reizen, waardoor ze als het ware ‘afsnijden’. Dit zou een spectaculaire ontdekking zijn. Als we dit effect kunnen manipuleren, zouden we sneller dan het licht kunnen reizen of communiceren, of misschien zelfs naar een ander heelal reizen. N-branen, stukken ruimte met één of meer dimensies, maken een belangrijk deel uit van snaartheorie. Volgens de theoretici zou in een sterk vervormd braan de speciale relativiteitstheorie niet meer opgaan en zullen er afwijkingen ontstaan.

Bron:
onder meer New Scientist

Sterk overdreven tekening van de proefopstelling. De neutrinobundel raast door meer dan 700 km massieve rots richting Gran Sasso.

Bewegen sommige neutrino’s sneller dan het licht?

16 reacties / Visionaire vragen, Wetenschap / Door / 18 november 2011

Metingen van het CERN lijken er op te wijzen dat een bundel neutrino’s ongeveer een veertigduizendste deel sneller dan het licht beweegt. Klopt deze meting? En stel dat deze meting klopt, wat zijn dan de gevolgen voor de natuurkunde (en dus de wereld) die we kennen?

Sterk overdreven tekening van de proefopstelling. De neutrinobundel raast door meer dan 700 km massieve rots richting Gran Sasso.
Sterk overdreven tekening van de proefopstelling. De neutrinobundel raast door meer dan 700 km massieve rots richting Gran Sasso.

Wat zijn  neutrino’s?
Neutrino’s zijn spookachtige deeltjes die al tachtig jaar bekend zijn, maar deeltjesfysici nog steeds tot wanhoop brengen. Geen wonder. Ze zijn zeer lastig waar te nemen omdat ze nauwelijks met andere materie reageren. Ze kunnen alleen via de ‘zwakke’ wisselwerking (wij nemen die vooral waar als radioactiviteit) invloed uitoefenen op andere materie. Dit is ook de manier waarop neutrinodetectoren functioneren. Ze stellen vast of er spontane kernreacties van een bepaalde, met het neutrino in kwestie samenhangende soort optreden.

Kloppen de waarnemingen?
De onderzoekers van het CERN, misschien wel het grootste natuurkundelab ter wereld, en hun collega’s van het neutrinolab LNGS, meer dan 1300 meter onder de granietberg Gran Sasso op 120 km afstand van Rome, zijn niet over één nacht ijs gegaan. Gedurende meer dan een jaar hebben ze de uiterste moeite genomen de onverwachte resultaten van hun experiment keer na keer na te lopen. Geen wonder. LNGS kwam al eerder met controversieel nieuws, de mogelijke ontdekking van donkere materie, dus ligt stevig onder vuur van concullega’s uit andere delen van de wereld die graag systematische fouten aantonen. Die andere ontdekking, gedaan in een ander Gran Sasso experiment (DAMA/LIBRA), is overigens bevestigd door de Amerikaanse neutrinodetector CoGENT in de Soudan zoutmijn in Minnesota. Kortom: de waarnemingen kloppen waarschijnlijk. Als er al een fout is, dan zal deze dus onverwacht zijn of een subtiel karakter hebben.

OPERA
De waarnemingen werden verricht in de detector OPERA, een 1300 ton wegende verzameling van rond de 150 000  ‘bakstenen’ bestaande uit laagjes lood, afgewisseld met een fotografische emulsie, die geregeld worden gecontroleerd op deeltjessporen. In OPERA is ook foton-detectieapparatuur aanwezig. OPERA is speciaal geconfigureerd om tau-neutrino’s op te sporen. Dit zijn neutrino’s die vrijkomen als bij een kernreactie een tauon vrijkomt of uit elkaar valt. Het tauon is een zeer zwaar en zeer instabiel ‘neefje’ van het elektron dat alleen in uiterst zeldzame kernreacties wordt geproduceerd. Tau-neutrino’s zijn daarom veel zeldzamer dan elektron- of muon neutrino’s. (Het muon is een minder instabiel en minder zwaar deeltje dan het tauon en neemt dus een soort tussenpositie in.) Neutrino’s vertonen echter een merkwaardige eigenschap. Ze ‘oscilleren’ tussen de elektrontoestand, muontoestand- en tauontoestand. Hoe precies, wordt op dit moment nog onderzocht. Dit is de reden dat het OPERA experiment loopt.

Sneller dan het licht
In de loop van drie jaar werden ongeveer 16 000 muon-neutrino’s, afkomstig van het CERN, waargenomen. In het CERN worden protonen met iets minder dan de lichtsnelheid op een blok grafiet afgevuurd. De proefopstelling is zo gekozen dat de botsingsproducten, pionen en kaonen, naar het zuiden reizen. Als deze uiteenvallen komen de gewenste neutrino’s vrij. Op het moment dat de neutrino’s werden geproduceerd in het CERN, reizen ze met ongeveer de lichtsnelheid richting Gran Sasso. Enkele van deze neutrino’s komen in de neutrino deeltjesdetector onder de Gran Sasso terecht. Door middel van atoomklokken zijn de tijden in het Gran Sasso lab en het CERN exact op elkaar afgestemd, dus kan de verstreken tijd tot op tien nanoseconden precies worden vastgesteld. Hierbij werd geconstateerd dat de neutrino’s zestig nanoseconden eerder arriveerden dan als ze met de lichtsnelheid waren gereisd. Dit is ongeveer een veertigduizendste maal sneller dan het licht. Dit is de eerste keer in de geschiedenis van  de natuurkunde dat er iets sneller dan het licht is gemeten. Helaas ligt ArXiv er op dit moment uit (overbelasting) dus kan ik het exacte artikel niet downloaden. Afgaande op indirecte informatie is een oordeel lastig, maar ik ben geneigd deze waarnemingen te geloven en als voorlopig eerste conclusie te trekken, dat neutrino’s, het “deeltje waar niemand om gevraagd heeft”, wel eens iets te maken zouden kunnen hebben met het causale weefsel van ruimtetijd zelf. Met andere woorden: onder meer betrokken zijn bij het produceren van de lichtsnelheid als fysische beperking.

Kloppen de waarnemingen wel?
Volgens een Groningse onderzoeker hebben de onderzoekers in het CERN een cruciale fout gemaakt. Bij het experiment wordt een atoomklok aan boord van een GPS-satelliet gebruikt om de tijd exact te meten.
Ze hielden volgens Ronald van Elburg echter geen rekening met de eigenbeweging van de GPS-satelliet waarmee de tijdmetingen werden gesynchroniseerd. De satelliet beweegt van noordwest naar zuidoost in een hoek van 55 graden met de evenaar, ongeveer het traject dat ook de neutrino’s volgen. Hierdoor lijkt voor de satelliet de afstand tussen beide laboratoria iets korter: de welbekende Lorentzcontractie. Door deze eigenbeweging ontstaat precies het tijdverschil van zestig nanoseconden dat wetenschappers hoofdbrekens bezorgt, aldus van Elburg.

Zijn punt is overtuigend. Aan de andere kant ligt dit wel erg voor de hand. Zouden ze hier geen rekening mee hebben gehouden? Wordt vervolgd.

Wie zou niet net als de Enterprise sneller dan het licht willen kunnen reizen om verre werelden en vreemde verschijnselen te ontdekken?

‘Alcubierre warp drive kan sneller dan het licht’

5 reacties / Ideeën en techniek, Universum / Door / 1 augustus 2011

De speciale en algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein verbieden reizen sneller dan het licht. Dat is heel vervelend, want zo duurt een reisje naar hartje Melkweg 26 000 jaar en naar onze buur, het Andromedastelsel, zelfs twee miljoen jaar. Minimaal. Zo wordt het natuurlijk nooit wat met ruimtecruises naar Sirius B of de Pleiaden. Maar misschien heeft de Mexicaan Miguel Alcubierre de oplossing.

Het probleem
Niets ter wereld kan voor zover we weten sneller bewegen dan het licht. In een vernuftig experiment is zelfs aangetoond dat ook door kwantumeffecten individuele lichtdeeltjes nooit sneller kunnen bewegen dan c, de lichtsnelheid. Kortom: het is natuurkundig gezien onmogelijk om te ontsnappen aan de greep van de relativiteitstheorie. Zodra een ruimtereiziger de lichtsnelheid nadert, kost het steeds meer energie om de snelheid ook maar iets te verhogen. Op een gegeven moment zit er zelfs vele malen meer bewegingsenergie in de reiziger dan in zijn massa, als deze in energie wordt omgezet. Kortom: zo snel willen reizen als het licht vereist bovenmenselijke hoeveelheden energie. Ook veranderen zelfs onschuldige atomaire deeltjes als waterstofatomen bij die snelheid in verwoestende projectielen.

Wie zou niet net als de Enterprise sneller dan het licht willen kunnen reizen om verre werelden en vreemde verschijnselen te ontdekken?
Wie zou niet net als de Enterprise sneller dan het licht willen kunnen reizen om verre werelden en vreemde verschijnselen te ontdekken?

Ruimtetijd als rubber
Miguel Alcubierre bedacht een oplossing, een bijzondere ruimtetijdmetriek die consistent is met Einsteins theorie. Wat als we niet alleen het ruimteschip zelf, maar ook de omringende ruimte versnellen? De ruimte voor het schip wordt ingekort, terwijl de ruimte achter het schip wordt uitgerekt. Alsof je vooruitkomt, door het tapijt voor je samen te laten trekken en achter je uit te laten zetten (het werkelijke plaatje is iets ingewikkelder dan dit). Voor de inzittenden van het schip verandert er niets. Hun eilandje ruimtetijd blijft intact. Om het schip heen zijn echter titanenkrachten aan het werk. Terwijl ze stil lijken te staan, bevinden ze zich plotseling bij Alfa Centauri.

Hoe werkt de Alcubierre drive?
Het klinkt te mooi om waar te zijn en dat is het dan ook. Miguel Alcubierre deed een aantal gewaagde veronderstellingen. Zo veronderstelde hij dat er zoiets als negatieve energie bestaat. Energie dus die als deze in aanraking komt met ‘normale’ energie, oplost in het niets. De natuurkundige bewijzen voor deze gewaagde stelling zijn, voorzichtig uitgedrukt, flinterdun. Ook is er exotische materie nodig: materie met negatieve massa.
Dan zijn er nog een aantal probleempjes. Zo is er volgens sommige berekeningen meer energie nodig dan er zich in het hele heelal bevindt voor een klein tripje naar de andere kant van de Melkweg. Toch jammer als je aankomt en het heelal bestaat niet meer. De meeste natuurkundigen achten daarom de kans klein dat de Alcubierre drive ooit in de praktijk zal worden gebracht.

Maar wie weet vergissen ze zich. Dat deden ze namelijk al vaker…

Bronnen
Alcubierre space drive (Wikipedia)