Аннотация: В 2000 году появилось сообщение что импульс света в камере с цезием превысил скорость света в 310 раз (эксперимент Л. Вонга (США), так что выходящий из камеры импульс успел удалиться на 19 метров, прежде чем приходящий достиг передней стенки камеры. Это сообщение посвящено анализу этого феномена.

Ключевые слова: туннелирование , сверхсветовая скорость, светоподобные линии, потенциальный барьер, отрицательное время

Мало кто обращал внимание (до появления информации о сверхсветовых нейтрино) на данное обстоятельство, связанное с тем, что находясь в «туннеле» элементарная частица, словно бы, пребывает в области обратного хода времени. И выходя из этого «туннеля» оказывается в собственном прошлом, по часам внешнего наблюдателя (экспериментатора). Видимо, именно в этом явлении кроется причина, якобы, «сверхсветового» перемещения нейтрино. Макроэффект туннельного эффекта: http://www.proza.ru/2011/10/23/1772

В 2000 г. появились сообщения о двух экспериментах, в которых проявились эффекты сверхсветовой скорости микрочастицы. Один из них выполнил Лиджун Вонг с сотрудниками в исследовательском институте в Принстоне (США). Результат эксперимента состоит в том, что световой импульс, входящий в камеру, наполненную парами цезия, увеличивает свою скорость в 310 раз. Получалось, что главная часть импульса выходит из дальней стенки камеры даже раньше, чем импульс входит в камеру через переднюю стенку. Такая ситуация противоречит не только здравому смыслу, но, в сущности, и теории относительности. Так может быть эксперимент и надо рассматривать с точки зрения СТО.

Сообщение Л. Вонга вызвало интенсивное обсуждение в кругу физиков, большинство которых не склонны видеть в полученных результатах нарушение принципов относительности. Задача состоит в том, полагают они, чтобы правильно объяснить этот эксперимент. Этот доклад и является одним из вариантов объяснения феномена сверхсветовой скорости в эксперименте Л. Вонга с точки зрения полученного определения времени в [2], время это характеристика процесса и оно отражает его скорость, время это скаляр и не меняет своего направления.

В эксперименте Л.Вонга [1] световой импульс, входящий в камеру с парами цезия, имел длительность около 3 мкс. Длина цезиевой камеры составляла 6 сантиметров. В вакууме свет проходит 6 сантиметров за 0,2 нс. Через камеру же с цезием, как показали выполненные измерения, световой импульс проходил за время на 62 нс меньшее, чем в вакууме. Другими словами, время прохождения импульса через цезиевую среду имеет знак "минус"! Действительно, если из 0,2 нс вычесть 62 нс, получим "отрицательное" время. Эта "отрицательная задержка" в среде − непостижимый временной скачок − равен времени, в течение которого импульс совершил бы 310 проходов через камеру в вакууме. Следствием этого "временного переворота" явилось то, что выходящий из камеры импульс успел удалиться от нее на 19 метров, прежде чем приходящий импульс достиг ближней стенки камеры. Как же можно объяснить такую невероятную ситуацию (если, конечно, не сомневаться в чистоте эксперимента)?

Судя по развернувшейся дискуссии, точное объяснение еще не найдено, но несомненно, что здесь играют роль необычные дисперсионные свойства среды: пары цезия, состоящие из возбужденных лазерным светом атомов, представляют собой среду с аномальной дисперсией.

Дисперсией вещества называется зависимость фазового (обычного) показателя преломления n от длины волны света [l]. При нормальной дисперсии показатель преломления увеличивается с уменьшением длины волны, и это имеет место в стекле, воде, воздухе и всех других прозрачных для света веществах. В веществах же, сильно поглощающих свет, ход показателя преломления с изменением длины волны меняется на обратный и становится гораздо круче: при уменьшении (увеличении частоты w) показатель преломления резко уменьшается и в некоторой области длин волн становится меньше единицы (фазовая скорость V_ф > с). Это и есть аномальная дисперсия, при которой картина распространения света в веществе меняется радикальным образом. Групповая скорость V_гр становится больше фазовой скорости волн и может превысить скорость света в вакууме (а также стать отрицательной). Л. Вонг указывает на это обстоятельство как на причину, лежащую в основе возможности объяснения результатов его эксперимента. Следует, однако, заметить, что условие V_гр > с является чисто формальным, так как понятие групповой скорости введено для случая малой (нормальной) дисперсии, для прозрачных сред, когда группа волн при распространении почти не меняет своей формы.

В областях же аномальной дисперсии световой импульс быстро деформируется и понятие групповой скорости теряет смысл; в этом случае вводятся понятия скорости сигнала и скорости распространения энергии, которые в прозрачных средах совпадают с групповой скоростью, а в средах с поглощением остаются меньше скорости света в вакууме. Но вот что интересно в эксперименте Вонга: световой импульс, пройдя через среду с аномальной дисперсией, не деформируется - он в точности сохраняет свою форму! А это соответствует допущению о распространении импульса с групповой скоростью. Но если так, то получается, что в среде отсутствует поглощение, хотя аномальная дисперсия среды обусловлена именно поглощением! Сам Вонг, признавая, что многое еще остается неясным, полагает, что происходящее в его экспериментальной установке можно в первом приближении наглядно объяснить следующим образом.

формате PDF (111Кб)