Tốc độ ánh sáng có thể chậm hơn người ta nghĩ

Nhà vật lí James Franson thuộc trường Đại học Maryland ở Mĩ vừa khiến cộng đồng vật lí chú ý bởi việc đăng tải một bài báo trên trang New Journal of Physics trong đó ông khẳng định đã tìm thấy bằng chứng đề xuất rằng tốc độ ánh sáng như mô tả bởi lí thuyết tương đối rộng thật ra nhỏ hơn người ta vẫn nghĩ.

Lí thuyết tương đối rộng cho rằng ánh sáng truyền đi ở một tốc độ không đổi, bằng 299.792.458 m/s trong chân không. Nó là kí hiệu c trong phương trình nổi tiếng của Einstein, và hầu như mọi thứ được đo trong vũ trụ đều dựa trên nó – nói tóm lại, nó là rất quan trọng. Nhưng, chuyện gì sẽ xảy ra nếu nó không đúng?

Tàn dư sao siêu mới 1987A. Ảnh ghép đa bước sóng được chụp bởi các kính thiên văn khác nhau.

Lập luận của Franson dựa trên các quan trắc sao siêu mới SN 1987A – sự kiện nổ xảy ra vào tháng 2 năm 1987. Các phép đo trên Trái đất đã thu được các photon lẫn neutrino từ vụ nổ truyền đến nhưng có một trục trặc: các photon tới muộn hơn trông đợi 4,7 giờ. Các nhà khoa học lúc ấy quy nguyên nhân cho một khả năng là thật ra các photon đó đến từ một nguồn khác. Nhưng nếu không phải vậy thì sao, Franson nêu vấn đề, chuyện gì xảy ra nếu ánh sáng chậm đi khi nó truyền đi do một tính chất của các photon gọi là phân cực chân không – trong đó một photon phân chia thành một positron và một electron trong một khoảng thời gian rất ngắn rồi kết hợp trở lại thành một photon. Như thế sẽ tạo ra một vi phân hấp dẫn giữa cặp hạt, mà theo Franson nó sẽ có một tác động năng lượng nhỏ xíu khi chúng kết hợp lại – đủ để gây ra một chút chậm lại trong quá trình truyền. Nếu sự phân chia và hợp lại như thế xảy ra nhiều lần với nhiều photon trên hành trình 168.000 năm ánh sáng, tức khoảng cách giữa chúng ta và SN 1987A, nó có thể cộng gộp lại bằng 4,7 giờ trễ.

Nếu như các quan điểm của Franson là đúng, thì hầu như mọi phép đo đã thực hiện và dùng làm cơ sở cho lí thuyết vũ trụ học, đều sẽ sai hết. Ánh sáng từ mặt trời, chẳng hạn, sẽ mất nhiều thời gian hơn để đi tới chúng ta, và ánh sáng từ những vật thể ở xa hơn nhiều, ví dụ như thiên hà Messier 81, ở cách chúng ta 12 triệu năm ánh sáng, sẽ tới muộn hơn đáng kể so với đã tính – muộn hơn khoảng hai tuần. Nếu vậy thì khoảng cách đến các thiên thể sẽ phải được tính lại và các lí thuyết đã xây dựng để mô tả những cái quan sát được sẽ phải vứt bỏ. Trong một số trường hợp, các nhà thiên văn vật lí sẽ phải bắt đầu lại từ con số không.

Tham khảo bài báo gốc: Apparent correction to the speed of light in a gravitational potential, J D Franson 2014 New J. Phys. 16 065008 http://iopscience.iop.org/1367-2630/16/6/065008/

Nguồn: PhysOrg.com