آیا ممکن است امواج صوت سریع تر از نور حرکت کنند؟ به گفته جوئل مابلی (فیزیکدانی از دانشگاه می سی سی پی در ایالات متحده) بله. مابلی با شبیه سازی نشان داده تپ های فراصوتی که وارد آبی شوند که هزاران دانه پلاستیکی ریز دارد، ممکن است با سرعت های فرانوری حرکت کنند. امواجی که در محیط های پاشنده حرکت می کنند را با یک سرعت فاز و یک سرعت گروه توصیف می کنند. سرعت فاز، سرعت حرکت موجی با یک تک طول موج است و مقدار آن برای امواج صوت در آب، نوعا حدود 5/1 کیلومتر بر ثانیه است. اما تپ های نور یا صوت شامل گستره ای از طول موج هایند که هر یک با سرعت خاصی حرکت می کند: سرعت گروه، سرعت حرکت خود تپ است. طی سال های اخیر، به طور تجربی نشان داده اند در وضعیت های خاصی ممکن است سرعت گروه یک تپ لیزر از سرعت نور در خلأ (300 میلیو ن متر بر ثانیه) بیشتر شود. اما در این آزمایش ها نسبیت خاص نقض نمی شود، چون اطلاعات، ماده، یا انرژی با سرعت بیش از سرعت نور منتشر نمی شود.
مابلی حساب کرده است اگر تپی از امواج پربسامد صوت را درون اطاقک کوچکی بفرستیم که حدود 8 میلی متر آب و 400 هزار کره پلاستیکی ریز دارد، سرعت گروه این تپ را می شود تا پنج مرتبه بزرگی زیاد کرد. این یعنی ممکن است سرعت گروه از سرعت نور در خلأ بیشتر شود. این کره ها قطرشان حدود 1/0 میلی متر است و حدود 5 درصد حجم مخلوط آب دانه را تشکیل می دهند.
افزایش سرعت ناشی از پاشندگی است: پدیده ای که باعث می شود سرعت فاز طول موج های مختلف با هم فرق کند. تپی که وارد این مخلوط می شود شدیدا پاشیده می شود، یعنی طول موج های مختلف سازنده تپ، با سرعت های بسیار متفاوتی حرکت می کنند. این شکل تپ را تغییر می دهد و ممکن است باعث شود خود تپ سریع تر از نور حرکت کند. اما این پاشندگی شدت تپ ها را هم به طور چشمگیری کم می کند. مابلی به فیزیکس وب گفت: مدت ها است می دانند چنین سرعت هایی برای امواج صوت باید ممکن باشد. کار من نشان می دهد با سیستمی خاص و بسیار ساده می شود به چنین سرعت هایی رسید و وضعیت های کرانه ای لازم نیست.
مابلی دارد آزمایش هایی طراحی می کند که سرعت های فرانوری را در مرکز ملی آکوستیک فیزیکی مشاهده کند. چالش اصلی افزایش نسبت سیگنال به نویز است، چنان که آشکار کردن تپ ها (که پاشندگی شدت شان را به طور چشمگیری کم کرده) ممکن باشد.
منبع: staf f.alzahra.ac.ir/mamwad