Buzz
'Vụ nổ sáng', còn được gọi là bức xạ Cherenkov, là một dạng của bức xạ điện từ có bước sóng ngắn phổ biến, thường biểu hiện dưới dạng tia sáng màu xanh.
Kể từ khi thuyết tương đối của Einstein được công bố, tốc độ của ánh sáng đã trở thành một hằng số quan trọng trong thế giới vật lý. Nó được định nghĩa là c=299792458m/s, tương đương với khoảng cách 300.000 km mỗi giây.
Einstein tin rằng không có vật thể nào, cả trong quy mô vi mô và vĩ mô, có thể đạt tới hoặc vượt qua tốc độ của ánh sáng. Vì vậy, tốc độ của ánh sáng đã trở thành một tham số quan trọng trong nhiều công thức vật lý và dẫn đến nhiều định lý nổi tiếng, như phương trình năng lượng-massa E=MC^2, trong đó E là năng lượng, M là khối lượng và C là tốc độ của ánh sáng.
Nói cách khác, năng lượng và khối lượng có thể chuyển đổi lẫn nhau, và năng lượng của một vật được tính bằng cách nhân khối lượng với bình phương của tốc độ ánh sáng.
Ảnh minh họa. Nguồn: Zhihu
Einstein cũng đã đề xuất hiệu ứng tăng khối lượng và giãn nở thời gian khi vận tốc tiến gần tới tốc độ ánh sáng. Khi tốc độ di chuyển tăng lên, hiệu ứng tăng khối lượng trở nên rõ ràng hơn và thời gian sẽ trôi chậm lại. Đạt đến tốc độ của ánh sáng, động lượng trở nên vô hạn và thời gian sẽ ngừng chảy.
Điều này làm giới hạn tốc độ di chuyển của thế giới và không có vật thể nào có thể đạt được hoặc vượt quá tốc độ của ánh sáng.
Tất cả điều này chỉ ra rằng tốc độ ánh sáng là giới hạn không thể vượt qua trong thế giới của chúng ta. Nếu có, động lượng sẽ trở nên vô hạn và vũ trụ sẽ tan rã; Thời gian sẽ dừng lại và mọi thứ sẽ ngưng hoạt động.
Điều này được gọi là rào cản tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, vẫn có nhiều nhà nghiên cứu tin rằng hiện tượng 'vụ nổ ánh sáng' có thể làm cho các hạt di chuyển nhanh hơn cả tốc độ thông thường của ánh sáng?
Ảnh minh họa. Nguồn: Zhihu
Chúng ta biết rằng tiếng nổ siêu âm là sóng xung kích được tạo ra khi vật thể di chuyển với vận tốc vượt quá âm thanh. Đây là một hiện tượng sóng xung kích được hình thành do sự 'chồng chất' của các sóng âm tạo ra bởi một vật thể siêu âm. Tương tự, vụ nổ ánh sáng là sóng rung được tạo ra khi vật thể di chuyển vượt quá tốc độ của ánh sáng.
Về mặt lý thuyết, các hạt như neutrino - có khối lượng rất nhỏ và ít hoặc không tương tác với lực điện - có thể vượt qua tốc độ của ánh sáng trong một môi trường như nước, đá, thủy tinh, v.v.
Neutrino không tương tác với vật chất nên hàng triệu tỷ neutrino có thể đi qua bất kỳ vật thể nào mà không để lại dấu vết. Tuy nhiên, một số ít trong số này sẽ va chạm với hạt nhân của vật chất, gây ra hiện tượng 'vụ nổ ánh sáng' khi chúng vượt qua tốc độ của ánh sáng.
Ảnh minh họa. Nguồn: Zhihu
Để thu được các neutrino này, các nhà khoa học đã xây dựng Đài thiên văn IceCube neutrino ở Nam Cực. Đây không phải là một đài quan sát thông thường với kính viễn vọng lớn mà được đặt dưới độ sâu 1,6 km trong tảng băng với hơn 5.000 cảm biến, ghi lại các sự kiện của neutrino sau khi chúng va chạm với hạt nhân nguyên tử, từ đó xác định nguồn gốc của chúng.
'Vụ nổ ánh sáng', hay còn gọi là bức xạ Cherenkov, là một dạng của bức xạ điện từ với bước sóng ngắn phổ biến, thường xuất hiện dưới dạng tia sáng xanh. Nó được Vich Cherenkov phát hiện vào năm 1934 và được đặt theo tên của ông ấy.
Bức xạ Cherenkov tương tự như hiện tượng âm thanh siêu âm do máy bay siêu âm gây ra, tức là khi một hạt điện tích di chuyển với tốc độ vượt quá tốc độ ánh sáng trong môi trường, sẽ tạo ra một sóng điện từ hình nón, thường là màu xanh.
Ảnh minh họa. Nguồn: Zhihu
Trên thực tế, không chỉ các mảnh hạt nhân của neutrino va chạm có thể vượt qua tốc độ ánh sáng trong môi trường, mà còn có nhiều hạt khác có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong môi trường như nước và băng. Ví dụ, hiện tượng bức xạ từ phản ứng hạt nhân và từ máy gia tốc hạt, tia vũ trụ, v.v.
Vì vậy, chúng ta phải chấp nhận rằng tốc độ của ánh sáng có giới hạn, hằng số c=299792458m/s chỉ là tốc độ của ánh sáng trong chân không, và được gọi là tốc độ tối đa của ánh sáng.
Khái niệm về hiện tượng siêu ánh sáng của vụ nổ ánh sáng không vi phạm nguyên lý về tốc độ ánh sáng của Einstein. Tốc độ ánh sáng trong chân không vẫn là giới hạn không thể vượt qua về tốc độ di chuyển trong vũ trụ.
