ما هو أسرع شيء على وجه الأرض؟

ما هو أسرع شيء على وجه الأرض؟ تعتمد الإجابة على كيفية تعريفك لـ “الشيء” و”الأرض”.

منطقيًا، يبدو أن الإجابة الأكثر وضوحًا هي الضوء. ففي الفراغ، ينتقل الضوء حوالي 186000 ميل في الثانية (300000 كيلومتر في الثانية). لا شيء في الكون نعرفه يمكن أن يتجاوز هذه السرعة.

ولكن، هل الضوء شيء؟

لا يتفق الفيزيائيون تمامًا على هذا. إذ يقول البعض لا، لأن الضوء ليس له كتلة. بينما يقول آخرون نعم، فبسبب مراوغات ميكانيكا الكم، الضوء هو موجة وجسيم في نفس الوقت. ويتفق معظم الفيزيائيين على أن الجسيمات هي أشياء.

ليس الضوء.. هناك جسيمات أخرى

يقول جون ماثيوز، عالم الفيزياء في جامعة يوتا الأمريكية: “في فراغ الفضاء، الجسيمات التي تسمى الفوتونات، هي أسرع الأشياء”.

ولكن، على الأرض يصبح الأمر أكثر تعقيدًا بعض الشيء، إلا إذا كنت في غرفة مفرغة. فبمجرد أن يضرب الفوتون الغلاف الجوي للأرض، فإنه يتباطأ قليلًا.

“ستحتاج الفوتونات إلى ظروف مناسبة لإثبات أنها قادرة على منافسة سرعة الضوء”، يقول ماثيوز لموقع “Live Science“.

جسيم Oh-My-God

“ماثيوز” هو جزء من فريق اكتشف العديد من الجسيمات السريعة جدًا الناشئة عن الأشعة الكونية فائقة الطاقة، وزخات من الجسيمات دون الذرية التي تمطر على الأرض من الفضاء. وقد تم اكتشاف أحد هذه الجسيمات، الذي أطلق عليه اسم جسيم Oh-My-God، من قبل زملائه في عام 1991، من الشعاع الكوني الأعلى طاقة.

تبدأ مثل هذه الجسيمات في الاقتراب الشديد من سرعة الضوء في الفراغ. ولكن عندما تضرب الغلاف الجوي للأرض “بطبيعتها، فإنها تستمر في المضي قدمًا”، كما قال ماثيوز. لذا فهي تتجاوز سرعة الضوء في الغلاف الجوي”.

النيوترينو

هذا يجعل جسيمات Oh-My-God من بين أسرع الأشياء ذات الكتلة على الأرض، لكنها ليست في القمة. بدلًا من ذلك، يأخذ النيوترينو هذه الجائزة، وفقا لجاستن فاندنبروك، عالم فيزياء الجسيمات في جامعة ويسكونسن ماديسون الأمريكية.

من المحتمل أن يكون جسيم Oh-My-God بروتونًا، أو على الأقل شبيهًا بالبروتون – ضخم إلى حد ما على نطاق الجسيمات دون الذرية.

كتلة النيوترينو أصغر بـ 10 مليارات مرة على الأقل من كتلة البروتون، لذلك وبفضل القوانين الأساسية للفيزياء، يمكن أن ينتقل بشكل أسرع إذا أعطى نفس الكمية من الطاقة.

ولكن في حين أن النيوترينوات يمكنها، من الناحية النظرية، أن تسير بسرعة كبيرة، إلا أنه من الصعب جدًا تحديدها عمليًا. فـ”النيوترينوات خجولة بشكل مشهور”، كما يقول فاندنبروك لـ “Live Science”.

تجربة Ice Cube

في تجربة طويلة الأجل في القطب الجنوبي – أطلق عليها اسم Ice Cube – وضع الفيزيائيون كاشفات داخل قطعة من الجليد تبلغ مساحتها 0.2 ميل مكعب (1 كيلومتر مكعب)، على أمل العثور على نيوترينوات عالية الطاقة.
داخل الجليد، يمكن للنيوترينو الذي يحتوي على طاقة كافية أن ينتقل أسرع من الضوء. عندما يصطدم هذا النيوترينو عالي الطاقة بنواة ذرة في الجليد، فإنه يمكن أن ينتج جسيمات دون ذرية مشحونة تنتقل أيضًا أسرع من الضوء.
تنبعث هذه الجسيمات السريعة من وميض من الضوء يعرف باسم إشعاع شيرينكوف، مما يجعل النيوترينو قابلًا للاكتشاف بشكل غير مباشر.

وفي عام 2016، اكتشف علماء Ice Cube النيوترينو الأعلى طاقة الذي تم تقييمه بعناية.

“على حد علمنا، هذه هي أسرع الجسيمات التي شوهدت على الإطلاق”، قال بيل لويس ، الفيزيائي في مختبر لوس ألاموس الوطني، لـ “Live Science”. لا يمكن لأي جسيم له كتلة أن يصل إلى سرعة الضوء، ولكن إذا كان خفيفًا جدًا ويحتوي على الكثير من الطاقة، فيمكن أن يقترب جدًا.