Tốc độ ánh sáng được xem là giới hạn tốc độ tối hậu trong vũ trụ, theo thuyết tương đối hẹp Einstein. Nhưng các nhà vật lí không cam lòng chấp nhận giới hạn này nếu không kiểm tra nó.
Đó là động lực dẫn tới một thí nghiệm mới với các electron. Các nhà vật lí đã đo năng lượng cần thiết để làm thay đổi tốc độ của các electron khi chúng nhảy từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác bên trong các nguyên tử dysprosium. Thí nghiệm này cho phép các nhà khoa học đo được tốc độ tối đa của một electron mà theo thuyết tương đối hẹp sẽ bằng tốc độ ánh sáng, là bằng nhau theo mọi hướng với sai số dưới 17 nano mét/giây. Phép đo này chính xác gấp 10 lần những thử nghiệm trước đây đối với tốc độ tối đa của electron.
Thuyết tương đối hẹp Einstein ấn định tốc độ ánh sáng là giới hạn tốc độ trong tự nhiên. Nhưng các nhà vật lí vẫn đang cố gắng chứng minh hoặc bác bỏ giả định này.
Cho đến nay, Einstein vẫn trụ vững, và lí thuyết của ông vẫn trị vì. Nhưng các nhà nghiên cứu hi vọng tiếp tục theo đuổi thí nghiệm trên với một thử nghiệm chính xác hơn có lẽ có khả năng tìm ra những chỗ hỏng trong thuyết tương đối hẹp. Đó thật sự có thể là tin tốt lành, ít nhất là vì sự tiến bộ của vật lí học.
“Là một nhà vật lí, tôi muốn biết thế giới vận hành như thế nào, và hiện nay các mô hình tốt nhất của chúng ta về sự vận hành của thế giới – Mô hình Chuẩn của ngành vật lí hạt và thuyết tương đối rộng Einstein – không khớp với nhau ở những năng lượng cao,” phát biểu của nhà vật lí Michael Hohensee thuộc trường Đại học California, Berkeley. “Bằng cách tìm kiếm những điểm thiếu sót trong các mô hình, chúng ta có thể bắt đầu cải tiến những lí thuyết này.”
Lần thí nghiệm tiếp theo sẽ được nâng độ nhạy thêm 1000 lần, như thế có lẽ đã đủ mạnh để khám phá ra những sai lệch khỏi dự đoán của thuyết tương đối hẹp, có khả năng mở đường chỉ lối hướng đến một lí thuyết phức tạp hơn có thể giải quyết được một số bí ẩn hiện nay của vật lí học.
“Kĩ thuật này sẽ mở ra hướng nghiên cứu cả một bộ tham số khác có thể còn hấp dẫn và quan trọng hơn nữa,” phát biểu của nhà vật lí Dmitry Budker tại trường Đại học California, Berkeley.
Trong khi những câu hỏi tương tự về tốc độ ánh sáng có thể được nghiên cứu bằng những thí nghiệm năng lượng cao như cỗ máy va chạm nguyên tử khổng lồ ở Thụy Sĩ, Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC), nhưng thí nghiệm electron ở đây tương đối đơn giản và không tốn kém.
“Bạn có thể sử dụng các máy gia tốc khổng lồ để khảo sát những lí thuyết này, nhưng bạn sẽ phải tạo ra các electron có năng lượng gấp 7 lần năng lượng của các proton tại LHC,” Hohensee nói. “Hoặc bạn có thể khảo sát những hiện tượng năng lượng cao ở các sao và lỗ đen ngoài xa, nhưng những hiện tượng đó không có trong phòng thí nghiệm và chưa được hiểu đầy đủ. Thay vậy, bạn có thể tìm kiếm bằng chứng rằng mô hình chuẩn hoặc thuyết tương đối rộng bị trục trặc ở những cỡ năng lượng thấp trong một thí nghiệm nhỏ để bàn.”
Nghiên cứu sẽ công bố trên số ra sắp tới của tạp chí Physical Review Letters.
Theo Clara Moskowitz (LiveScience)
