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Des particules qui voyagent plus vite que la vitesse de la lumière

Des particules qui voyagent plus vite que la vitesse de la lumière

Une fois décrites comme la limite de vitesse universelle fondamentale, certaines particules dans des scénarios spéciaux peuvent dépasser la vitesse de c, ce qui entraîne des phénomènes assez particuliers.

Avant les années 1900, le temps, l'espace, la masse et l'énergie étaient considérés comme des entités séparées. Bien que des éléments apparemment sans rapport, ce fut le scientifique le plus célèbre du monde qui a fondamentalement changé la façon dont la physique était pensée à ce jour. Einstein, dernier de ses quatre articles célèbres soumis le 27 septembre 1905 conclu que m = E / c2 qui a ensuite été réarrangé dans la forme la plus emblématique de E = mc2. La célèbre équation est le moteur fondamental qui a conduit à de nombreuses grandes révolutions en physique des particules. Les accélérateurs de particules de renommée mondiale sont peut-être les plus intéressants aujourd'hui.

Le plus célèbre d'entre eux est peut-être le grand collisionneur de hadrons Cern (LHC) situé à Genève, en Suisse. L'accélérateur est un excellent exemple de démonstration des liens entre la masse, l'énergie et l'univers tel que nous le connaissons. Le LHC est capable d'accélérer des particules de 99.999999% la vitesse de la lumière, ou 299 792 455 m / s. Le LHC accélère les particules à une vitesse juste 0.000199% plus rapide que le prochain accélérateur le plus rapide, accumulant seulement 600 m / s de plus. Le LHC nécessite également près de 16 fois plus d'énergie pour acquérir simplement une fraction d'une vitesse supérieure. Les accélérateurs sont d'excellents démonstrateurs de la croissance exponentielle nécessaire pour accélérer les particules. Pour atteindre la vitesse de la lumière, une quantité infinie d'énergie doit être déposée, ce qui est évidemment impossible si un objet a une masse quantifiable.

Plier les règles

Depuis qu'ils ont été décrits pour la première fois comme la limite universelle, les physiciens ont depuis découvert des entités spéciales qui peuvent atteindre des vitesses supraluminales (plus rapides que la lumière) qui respectent toujours les règles universelles fixées par la relativité restreinte.

Bien que la vitesse de la lumière ne puisse pas être dépassée à partir d'un vide parfait, il est vrai que la vitesse de la lumière n'est pas la même à l'intérieur d'autres médiums. Dans l'eau, la vitesse de la lumière est 25% plus lente, donnant une fenêtre d'opportunité dans des circonstances particulières pour certaines particules de dépasser la limite.

La vitesse de la lumière rappelle la vitesse du son de multiples façons. Lorsque la vitesse du son est dépassée, un boom sonore audible peut être entendu assez facilement. De la même manière, les particules qui dépassent la vitesse de la lumière produisent une sorte de "boom luminal" qui peut être directement observé avec les yeux humains. L'effet s'appelle le rayonnement Cherenkov et se manifeste par une lueur bleue dans les réacteurs nucléaires, comme l'image ci-dessous.

Rayonnement Tchérenkov dans le cœur d'un réacteur nucléaire [Source de l'image:Wikipédia]

Comme la lumière est ralentie de 25%, dans les réacteurs à fission, l'explosion atomique propulse des particules de haute énergie au-dessus de la vitesse de la lumière dans l'eau. Semblable à une onde de choc, lorsque les électrons à l'intérieur du réacteur dépassent la vitesse des photons lumineux, ils commencent à s'accumuler en paquets, ce qui entraîne l'émission d'un boom luminescent généralement sous forme de lumière bleue, mais il peut également devenir ultraviolet.

De même, l'Observatoire des neutrinos de Sudbury situé en Ontario, au Canada, observe le rayonnement Tchérenkov en enregistrant le «boom luminal» libéré lorsque les neutrinos (particules immuables avec une masse minuscule) subissent des réactions. Lorsque les neutrinos traversent la chambre à eau lourde, ils subissent des réactions qui expulsent des électrons à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière, émettant ainsi un rayonnement Tchérenkov qui est ensuite détecté, confirmant la présence de neutrino.

[Source de l'image:Laboratoire Berkley]

Le rayonnement Tchérenkov ne réfute pas la compréhension actuelle de la physique des particules et la théorie de la relativité. Au contraire, il ouvre les portes au comportement particulier des particules dans le domaine quantique, révélant progressivement les secrets de l'univers.

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Écrit par Maverick Baker


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