Из Перового закона Исаака Ньютона, хорошо известного всем по школьному курсу физики, следует, что никакой объект не может изменить скорость своего движения без воздействия на него сил извне. С точки зрения классической механики Исаак Ньютон, безусловно прав, но когда дело касается не обычной физики, а таинственной квантовой механики, классические законы могут начать давать сбои. Это продемонстрировала команда ученых-физиков, которые выдвинули предположение о том, что субатомные частицы могут в некоторых случаях ускорять сами себя без оказания на них воздействия любых внешних сил.

Следует отметить сразу, что все, что было сказано выше и все, о чем пойдет речь дальше – является результатами теоретических исследований и анализа, проведенных учеными из Массачусетского технологического института и израильского Технологического института Technion (Technion Institute of Technology). Согласно полученным результатам, некоторые из субатомных частиц могут ускорить сами себя практически до скорости света, и если это предположение окажется верным, то данное открытие произведет революцию в области физики, в которой изучается движение элементарных частиц.

Столь громкие выводы были сделаны учеными на основе анализа так называемых уравнений Дирака, которые описывают релятивистское поведение элементарных частиц, таких, как электроны, с точки зрения их волновой структуры. Эта волновая составляющая субатомных частиц является одной из «причуд» квантовой механики и благодаря ее наличию квантовые частицы в некоторых условиях могут вести себя не как частицы материи, а как крошечные кванты электромагнитных волн. И эта волновая составляющая способна наделить электроны массой необычных и парадоксальных особенностей.

Одной из характеристик волновой составляющей субатомной частицы является фаза волны. Зная значение фазы волны каждой частицы, исследователи создают так называемую голографическую фазовую маску.

Модель, созданная и рассчитанная учеными, показывает, что интерференция волновой составляющей частицы на этой маске наделяет электрон способностью ускоряться, при этом его поведение практически не отличается от поведения в магнитном поле, от эффекта, используемого в традиционных ускорителях частиц.

Рис. 1.

И самым интересным является то, что частица, самоускоряясь, не нарушает при этом базовых законов физики, ведь по мере ее ускорения увеличиваются ее физические размеры.

«Волновой пакет электрона не просто ускоряется, он, при этом, еще и расширяется. Таким образом остается некоторая часть пакета, которая компенсирует ускорение частицы» – объясняет Идо Камин (Ido Kamine), один из ученых, – «Эта часть волнового пакета известна под названием его хвоста, который начинает двигаться в обратную сторону, сохраняя неизменным значение полного импульса движения. Другими словами, существует вторая часть волнового пакета электрона, которая "платит цену» за самостоятельное ускорение частицы".

Фактически данное теоретическое явление представляет собой основу описанных Альбертом Эйнштейном эффектов ускорения времени и сокращения пространства при движении со скоростью, приближающейся к скорости света.

К сожалению, еще никому не удавалось наблюдать эти эффекты и факт их существования также является одной из больших загадок для современной науки.

В настоящее время группа ученых, сделавших столь значимое теоретическое открытие, работает над превращением своей теории в череду научных экспериментов, которые позволят подтвердить или опровергнуть предположения.

Ученые из Массачусетского технологического института создают электронный микроскоп, снабженный фазовой маской, при помощи которой будет получена в 1000 раз большая разрешающая способность, чем та, которая используется для создания самых высококачественных голограмм на сегодняшний день.

И ученые надеются, что фазовые голограммы, созданные в недрах их микроскопа, позволят ускорить электроны, не оказывая на них никакого воздействия, а дополнительные датчики микроскопа дадут возможность зарегистрировать и изучить столь экзотические эффекты, которые могут оказать сильное влияние на дальнейшее развитие некоторых областей физики.