چگونه سریع‌تر از نور ممکن می‌شود؟! میان بر زدن از درون ابعاد بالاتر هستی
بر اساس نظریه ریسمانها و خصوصا نظریه M کل هستی یا کائنات از ابعاد مکانی بالاتری، فراتر از سه بعد مکانی جهان ما تشکیل شده است.
در این دیدگاه، جهان ما در واقع یک آبررویه یا آبرسطح سه بعدی است که در گستره بیپایان ابعاد بالاتر هستی موسوم به آبر فضا شناور است. در سال ۱۳۸۵ / ۲۰۰۶ هاینریش پاس، فیزیکدان دانشگاه هاوایی آمریکا بر مبنای وجود این ابعاد بالاتر، ایده حیرت‌انگیزی را برای ارسال ذراتی موسوم به «نوترینوهای خنثی» از نقطه‌ای از جهان به نقطه‌ای دیگر از آن با سرعتی فراتر از سرعت نور مطرح کرد. در نظریه هاینریش پاس چنانچه جهان ما که بر اساس مشاهدات کیهان‌شناسی هندسه‌ای تخت یا نسبتا تخت دارد در ابعاد بالاتری که به شدت انحنا دارند شناور باشد می‌توان از طریق میان بر زدن از درون این ابعاد بالاتر با سرعتی حتی سریع‌تر از نور از بخشی از جهان به بخش دیگری از آن رسید.
البته هر ذره‌ای را نمی‌توان به این سفر فرانوری فرستاد چرا که برای تحقق ایده هاینریش پاس پیش از همه به ذراتی احتیاج داریم که بتوانند از سه بعد مکانی جهان ما خارج شده و وارد آبرفضا شوند. اما آیا چنین ذراتی واقعا وجود دارند؟ بر اساس نظریه ریسمانها می‌دانیم که ذرات بنیادی در واقع به صورت ریسمان‌های بسیار کوچک و مرتعش انرژی هستند.
این ریسمانها می‌توانند باز یا مانند یک حلقه بسته باشند. طبق نظریه ریسمانها و نظریه M دو انتهای ریسمان‌های باز همواره باید به آبرسطح یاهمان جهانی که به آن تعلق دارند متصل باشندو همین مسأله سبب می‌شود که این نوع ریسمانها هیچ‌گاه نتوانند از جهان خود جدا شده و وارد ابعاد بالاتر آبر فضا شوند. از آنجایی که تقریبا تمامی ذرات بنیادین جهان ما از نوع ریسمان‌های باز هستند؛ این ذرات همواره به جهان ما مقید بوده و امکان خروج از جهان و ورود به حوزه آبرفضا را ندارند.
با این حال استثناهایی هم در این مورد وجود دارد. یکی از این استثناها، ذراتی به نام «نوترینوهای خنثی» هستند. نوترینوهای خنثی در واقع ریسمان‌های مرتعش بسته‌ای هستند که بر خلاف ریسمان‌های باز، دو سر ابتدایی و انتهایی ندارند که به جهان ما مقید باشند و بنابراین می‌توانند آزادانه از ابعاد سه‌گانه جهان ما خارج شده و وارد حوزه اسرار آمیز آبرفضا شوند. این نوترینوهای خنثی در صورت وجود به هیچ یک از سه خانواده شناخته شده نوترینوهاتعلق نداشته و آشکارسازی مستقیم آن‌ها عملا غیر ممکن است ولی خوشبختانه امکان ایجاد و آشکارسازی غیرمستقیم آن‌ها از طریق فرایند تبدیل نوترینوها به همدیگر وجود دارد. بر مبنای قوانین فیزیک کوانتومی می‌دانیم که نوترینوها می‌توانند از نوعی به نوع دیگر تبدیل شوند. آزمایشات صورت گرفته در ژاپن و ایالات متحده هم به طور تجربی موفق به تأیید امکان تبدیل نوترینوها از نوعی به نوع دیگر شده‌اند.
همین مسأله در مورد نوترینوهای خنثی هم صادق است؛ به گونه‌ای که این نوترینوها نیز می‌توانند به نوترینوهای معمولی که قابل آشکارسازی هستند تبدیل شوند و بالعکس. نکته حائز اهمیت آنکه احتمال این تبدیل به تناسب چگالی محیطی که نوترینوها در حال عبور از آن هستند افزایش می‌یابد. همین نکته بود که سبب شد تا هاینریش پاس و همکارانش پیشنهاد انجام آزمایشی را ارائه دهند که خواهد توانست امکان سفر با سرعت فرآوری را به طور تجربی نشان دهد. در این آزمایش، باریکه‌ای از نوترینوهای معمولی از یک مرکز تحقیقاتی واقع در قطب جنوب به سوی آشکارسازی روی خط استوا ارسال خواهد شد.
هنگام عبور باریکه از میان کره زمین، بخشی از نوترینوها به نوترینوهای خنثی تبدیل خواهند شد. از آنجایی که این نوع نوترینوها قادرند از میان ابعاد بالاتر فراسوی جهان ما میان بر بزنند بنابراین زودتر از بقیه به آن سوی کره زمین خواهند رسید؛ به گونه‌ای که گویی از نور هم سریع‌تر حرکت کرده‌اند. همین که این نوترینوها از آن سوی زمین خارج شده و واردات مستقر شوند، دوباره تغییر نوع داده و به نوترینوهای معمولی که قابل آشکارسازی هستند – بدل خواهند شد.
نتیجه اینکه آزمایشگران در کمال تعجب می‌بینند تعدادی از نوترینوها مسیر خود را حتی سریع‌تر از نور طی کرده‌اند؛ اما باید توجه داشت که در اینجا هم نسبیت خاص اینشتین نقض نشده است چرا که این نوترینوها عملا با تبدیل شدن به نوترینوهای خنثی از درون ابعاد بالاتر آبرفضا میان بر‌زده و به این ترتیب از نور هم پیشی گرفته‌اند هر چند انجام آزمایش پیشنهاد شده توسط هاینریش پاس فراتر از توانمندی‌های فناوری فعلی بشر است اما احتمالا انجام این آزمایش طی حداکثر ۵۰ سال آینده میسر خواهد شد.
البته تحقق چنین آزمایشی پیش از هر چیز نیازمند صحیح بودن دو پیش فرض است؛ شرط اول وجود نوترینوهای خنثی است که اگر چه اکنون بسیاری از فیزیکدان‌ها معتقدند که چنین نوترینوهایی باید وجود داشته باشند اما این امر هنوز به لحاظ تجربی تأیید نشده است. خوشبختانه با راه اندازی یک باریکه جدید نوترینو در آزمایشگاه فیزیک ذرات بنیادی CERN احتمالا تا حدود سه سال آینده پاسخ این پرسش مهم را خواهیم یافت. و اما شرط دوم آن است که همان طور که هاینریش پاس فرض کرده جهان ما واقعا در میان ابعاد بالاتر و به شدت خمیدهای شناور باشد. اما آیا واقعا چنین است؟ هنوز نمی‌دانیم.
منبع: دانستنیها – شهریور ۱۳۹۲