Niets kan sneller bewegen dan het licht. Dit is een van de hoekstenen van Einsteins speciale relativiteitstheorie.
Een team van theoretisch natuurkundigen van de Poolse universiteit van Warschau en de Britse universiteit van Oxford verlegt nu de grenzen van de relativiteitstheorie met wat ze een uitbreiding daarvan noemen.
Ze hebben berekend dat een deeltje sneller dan het licht kan bewegen in een ruimtetijd met drie dimensies van tijd en één van ruimte.
En dat zonder te breken met Einsteins principes, schrijven de natuurkundigen in een artikel in het tijdschrift Classical and Quantum Gravity.
Drie tijden, één ruimtedimensie
Als we theoretisch met de lichtsnelheid – 300.000 kilometer per seconde – in een vacuüm zouden bewegen, zou de tijd stilstaan.
En gaan we nog sneller dan het licht, dan zou de tijd volgens de speciale relativiteit achteruitgaan.
Althans, als we bewegen in de ons bekende vierdimensionale ruimtetijd met drie dimensies van ruimte en één van tijd.
En aan die ruimtetijd hebben de natuurkundigen nu zitten sleutelen.
Voor waarnemers van het deeltje dat de lichtsnelheid overschrijdt, ziet het eruit als een bel die meer kanten tegelijk opgaat.
In plaats van de klassieke ruimtetijd die wij kennen, hebben zij een ruimtetijd berekend die bestaat uit drie dimensies van tijd en één van ruimte.
Daar hadden ze wel de kwantummechanica voor nodig, die de kleinste deeltjes van het heelal beschrijft.
De kwantummechanica werkt met zogeheten superpositie, waardoor een deeltje in meer dan één van zijn theoretisch mogelijke toestanden tegelijk kan bestaan.
Daarom kan een deeltje in vele banen tegelijk bewegen – en in de nieuwe ruimtetijd in meerdere tijden tegelijk.
Een bel in verschillende richtingen
Volgens het nieuwe model zou een superluminaal deeltje (dat sneller beweegt dan het licht) er voor ons uitzien als een deeltje dat als een luchtbel door de ruimte uitzet en verschillende kanten tegelijk opgaat.
Het deeltje zelf zou drie tijdsdimensies tegelijk ‘ervaren’, en zou in elk van de drie dimensies anders verouderen, terwijl het slechts in één ruimtedimensie beweegt.
Tegelijkertijd zou de lichtsnelheid in een vacuüm constant blijven, zelfs voor het deeltje dat sneller dan het licht beweegt.
Het deeltje zal in de ruimtedimensie nooit de lichtsnelheid overschrijden, maar in de tijden wel. En zo geldt de speciale relativiteitstheorie nog.
Natuurkundigen betwijfelen echter of het wel mogelijk is dit uitgebreide ruimtetijdgedrag waar te nemen.
Wel denken ze dat de theorie niet alleen de kloof tussen kwantumfysica en speciale relativiteitstheorie overbrugt, maar ons ook kan helpen het Higgs-mechanisme te begrijpen, dat deeltjes massa geeft.