要想知道宇宙中除了光以外,速度最快的物体,也就是说是否有超光速的速度!我们就要把目光头像微观粒子了,因为它们质量够小,在同等能量下,容易获得最大的加速度。这一点跟我们的宏观世界一样。
人类目前在地球上创造的极限速度
根据我们人们对撞机的经验,要想获得动能足够高的粒子,唯一的办法就是向粒子注入大量的能量,能量越多其运动速度越快。这就是我们人类使用电磁场粒子加速器的工作原理。记住能量越大速度越快!目前最人造(或人造加速)粒子移动速度非常非常接近光速。
下面是我们人类干出来的速度,eV是能量的度量,c是光速,m / s是速度的度量:
980 GeV:最快的费米实验室质子,0.99999954c,299,792,320 m / s。
6.5 TeV:最快的LHC质子,0.9999999896c,299,792,455 m / s。
104.5 GeV:最快的LEP电子(有史以来最快的加速粒子),0.999999999988c,299,792,457.9964 m / s。
人类在加速粒子方面确实取得了巨大的成果,可以看到基本是接近光速了,但是我们人类在宇宙面前还是小巫见大巫了,宇宙中的黑洞,中子星,合并的恒星系统,超新星和其他天体物理学事件都可以可以使标准粒子(例如质子和电子)加速到比我们在地球上加速粒子还要快的速度。
宇宙中的极限速度
“ Oh-My-God”粒子(我的天粒子)不是上帝粒子!于1991年10月15日晚上在犹他州的Dugway试验场上撞击犹他大学的“ 蝇眼”宇宙射线探测器时,以光速的99.999999999999999999999999951%传播。这个速度十分惊人,所以名字就这么来的!
它的洛伦兹因子达到了惊人的3200 亿,其参考系中的每一秒对应于我们的10000多年,或者说是自人类文明诞生以来流逝的时间,其动能可以与一只拥有100km/h时速146g的棒球相当。
其移动速度非常接近光速,如果让一个光子和它同时从银河系一端出发,当它们都到达另一端时,光子将比它快了不到半厘米。
科学家估计其最初能量约为3亿TeV。相比之下,大型强子对撞机中质子的能量最高可达6.5 TeV,洛伦兹因子为6,930,这个速度也非常快,LHC质子参考系中的1秒相当于我们的两个小时。按理说这个高的能量应该将粒子加速到了超光速,但是我们在宇宙射线中依旧没有发现超光速的粒子。
那么如此高能量的粒子为啥没有超光速呢?
因为在宇宙中有个粒子能量阈值,指的是粒子的能量超过5700万TeV,即Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK)极限,高能粒子在宇宙的传播过程中会与微波背景辐射中的光子发生相互作用,产生u介子,高能量的质子会由于光子的散射而逐渐失去能量。
因此我们在宇宙中探测到的最高能量粒子为5 x 10 ^ 19 eV,有史以来最高能量的宇宙射线。所以在宇宙中并没有超过光速的现象,只是非常非常的接近。