Австрійські фізики здійснили прорив у візуалізації фундаментальних законів всесвіту, вперше зафіксувавши на камеру ефект релятивістського обертання. Завдяки інноваційному методу «нарізки» світлових хвиль, науковці змогли наочно продемонструвати, як змінюється вигляд об’єктів, що рухаються на межі космічної швидкості.
Столітня теорія отримала візуальне підтвердження
Дослідники з Віденського центру квантової науки та технологій (TU Wien) змогли відтворити явище, яке фізики обговорювали понад століття. Мова йде про ефект Террелла-Пенроуза, також відомий як релятивістське обертання. Згідно з цією теорією, об’єкт, що рухається зі швидкістю світла, не просто стискається для спостерігача, а виглядає розгорнутим під іншим кутом.
Ще у 1924 році фізик Антон Лампа припустив, що зовнішній вигляд предметів суттєво змінюватиметься біля «космічного швидкісного ліміту». Пізніше Роджер Пенроуз та Джеймс Террелл уточнили: замість однієї спотвореної грані куба, камера зафіксує дві сторони та кут між ними. Це стається тому, що світло від різних точок об'єкта досягає об'єктива з різною затримкою, створюючи ілюзію повороту.
Технологія сповільнення світла
Оскільки реальна швидкість світла становить майже 300 000 кілометрів на секунду, зафіксувати її звичайними методами неможливо. Навіть найпотужніші прискорювачі частинок не дозволяють детально розглянути форму суб’єктів руху. Команда під керівництвом Домініка Горнофа застосувала метод, схожий на створення панорамних знімків у смартфонах.
Науковці використали складну систему дзеркал та лазерів для створення надтонких світлових зрізів. Ключові етапи експерименту включали:
- Освітлення предмета пульсуючим лазером з чітко визначеною затримкою.
- Об’єднання тисяч окремих кадрів у цілісну цифрову композицію.
Це дозволило дослідникам штучно «сповільнити» швидкість світла до 2 метрів на секунду у межах кадру. На такій швидкості ефекти спеціальної теорії відносності стають видимими для людського ока.
Нові горизонти для вивчення фізики
Результати експерименту, опубліковані в журналі “Communications Physics”, підтвердили математичні очікування вчених. Під час візуалізації куб виглядав скрученим, а сфера, хоч і зберігала форму, демонструвала зміщення полюсів. Петер Шаттшнайдер, один із авторів дослідження, зазначив, що отримані відеокліпи точно відповідають теоретичним моделям.
Використаний метод відкриває шлях до нових спостережень за складними процесами спеціальної теорії відносності. Тепер фізики мають інструмент, який дозволяє не лише вираховувати, а й буквально бачити викривлення простору та часу.
