アインシュタインの相対性理論は最初から間違っていた?光の速度は理論よりももっと遅い可能性が指摘される

相対性理論で有名なアルバート・アインシュタイン博士は1905年に真空中の光の速度を299.792km/秒と計算しました。20世紀の間はこの値が正確であると受け入れられていましたが、最近の研究では光の速度は実際はもっと遅いのではないか?という研究結果が出てきています。この研究はアメリカのボルチモアを基盤に活動している物理学者のJames Franson博士により行われ、博士は地球から16万8千光年先にあるSN 1987Aの超新星爆発の際に放出された光が、理論値よりも4.7時間遅く到着したという観測結果に着目していました。

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この恒星は1987年に崩壊の際にニュートリノバーストを引き起こしておりその様子が観測されました。ニュートリノは弱い相互作用を持つ素粒子で。ニュートリノバーストとはこのニュートリノが超新星爆発の際に大量に放出される現象を言います。




アインシュタイン博士によると、可視光による爆発確認の大体3時間前にこのニュートリノバーストは起こり、放出されたニュートリノのパルスは光の速度で宇宙空間中を進みます。このモデルが正しければ、ニュートリノバーストのニュートリノを観測してから3時間後に望遠鏡で直接爆発シーンを観察できるはずですが、実際はニュートリノを観測してから7.7時間後に可視光を観測しています。これは理論値よりも4.7時間遅かったということになります。

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アメリカのメリーランド大学の物理学者は、この遅れは”真空偏極”として知られている現象により遅れた可能性があると考えています。この真空偏極を起こしている間、光子は一瞬だけ”陽電子”と”電子”とに分かれ、また再結合して光子に戻ります。

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陽電子と電子とに分かれている間、量子力学においてはこれら粒子と反粒子のペアである”仮想”粒子の間には重力ポテンシャルが作られている、と考えられています。Franson博士はこの過程は光の速度に緩やかな影響を与えている可能性、つまり光子が後世までの距離である16万8千光年を移動中に5時間近い遅れを受けた可能性を考えています。このFranson博士の理論が正しいのならば、太陽までの距離から他の銀河の距離まで、これまで光の速度を基準に決定された距離全てを計算しなおす必要があります。Franson博士の論文は、the New Journal of Physicsに投稿されており、現在査読中です。




出典:DailyMail

光の速度が実際よりも遅かったかもしれない、という研究結果です。一読して最初の疑問は、光の速度が遅かったのか、ニュートリノが光速を超えていたのか、それとも超新星爆発のモデル自体が間違っているのか、観測自体が間違っているのか、と他にも考えられる要因があったので、素直に飲み込めませんでした。SN1987Aの超新星爆発は有名で、日本のカミオカンデ等、3つの観測所で観測され、ニュートリノ天文学の幕開けとなりました。このSM1987A超新星爆発のニュートリノは複数の観測所で観測されているので、最低限観測時間は正確だと思われます。ニュートリノ自身もSN1987Aの超新星爆発結果より光速よりも速いのではないか?という議論も見かけます。

今回の研究は、光の遅れを真空偏極によって説明しています。光が真空中を通ると、偏極の重力作用を受けて遅くなるということですが、よく考えてみると何かしら影響を受けて遅くなっているのであれば、それは本質的な光の速度はアインシュタイン博士の計算通りであり、特にアインシュタイン博士は間違っていないということになりますね。




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