الضوء أخفّ من أي وقت مضى: حدّ أعلى جديد لكتلة الفوتون سريع

الأصل: "Photon rest mass from localized fast radio bursts with improved distribution of dispersion measure from extragalactic gas"
· Yuchen Zhang, Yang Liu, Hongwei Yu, Puxun Wu
arXiv:2511.14163 · 2025-11-18 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
ساعدت ومضات الراديو السريعة في قياس الكتلة المحتملة لجسيمات الضوء بدقة غير مسبوقة.

ومضات الراديو السريعة هي ومضات كونية ساطعة، تشبه إشارة البداية التي تطلق سباقًا لموجات الراديو عبر الكون. استخدمها علماء الفلك كمختبر طبيعي لاختبار ما إذا كان الفوتون — كمية الضوء والجسيم الحامل للتفاعل الكهرومغناطيسي — يمتلك كتلة. لو كانت للفوتون كتلة، فوفقًا للنظرية، لما عادت سرعة الضوء في الفراغ ثابتًا كونيًا عالميًا، بل لاعتمدت على لونه: فالأشعة الزرقاء، مثل العدّائين الأثقل وزنًا، كانت ستتخلف عن الحمراء. لكن رصدات أوقات وصول النبضات عند ترددات مختلفة تُظهر أن أي تأخير يُفسَّر تمامًا بمقاومة الهيدروجين بين المجرات — وهو غاز مخلخل لا يؤدي إلا إلى إبطاء الموجات قليلًا بسبب تفاعله مع الإلكترونات الحرة. بعبارة أخرى، فإن تشتت الإشارة الراديوية يندرج تمامًا ضمن فيزياء البلازما المعروفة، دون ترك مجال لأي فرق «لوني» افتراضي في السرعات.

أخذ الباحثون في الاعتبار سيناريوهات مختلفة لـتوسع الكون، بما في ذلك تأثير الطاقة المظلمة — المادة الغامضة التي تسرّع هذا التوسع، وبناءً على تحليل التأخيرات حددوا حدًا أعلى جديدًا: كتلة الفوتون أخف من 5×10⁻⁵¹ كجم. وهذا أقل بمليارات المرات من كتلة أخف جسيم معروف. الدقة المذهلة للطريقة: كان الضوء الأزرق البعيد ليسبق الأحمر بثانية واحدة فقط — وكان هذا الإزاحة الضئيلة ليلاحظها التلسكوبات الراديوية الحديثة، لكنها غير موجودة. تشبيه العدّائين يبسّط الصورة: في الواقع، لا يتعلق الأمر بـ«الثقل» بالمعنى اليومي، بل بأن كتلة سكون غير صفرية تُدخل تصحيحًا يعتمد على التردد في علاقة التشتت.

النتيجة تعزز أساس الفيزياء الذي وضعه ألبرت أينشتاين: لا يزال الضوء هو العدّاء الأسرع والأخف كتلة، والنظرية النسبية الخاصة مع افتراضها بثبات سرعة الضوء تحصل على تأكيد رصدي آخر.

لو كان للفوتون كتلة كهذه، فإن شعاعًا أزرقًا على مسافة مجرة أندروميدا سيتأخر عن خط النهاية بجزء من تريليون من الثانية.

العلماء
James Clerk MaxwellAlbert A. MichelsonHendrik LorentzHenri PoincaréAlbert EinsteinMax Planck
المفاهيم
جسيم عديم الكتلة فوتون الميكروويف نطاق كتلة حد كتلة النجم النيوتروني فوتون أشعة سينية دالة انتشار النقطة ضغط إشعاعي التدفق الراديوي السريع نبضة راديوية معامل الانتشار مقياس التشتت توتر هابل انفجار غاما قياس الخلفية الميكروية الكونية بوزون z نصف قطر نجمي مبدأ ثبات سرعة الضوء حد شاندراسيخار