Изследователски екип от физици откри, че гравитацията може да се превърне в светлина, но само ако
Какво представлява стандартният модел и как работи?
Стандартният модел е съвременна теорияструктура и взаимодействия на елементарни частици, многократно проверени експериментално. Самата теория се основава на много малък брой постулати и позволява теоретично да се предвидят свойствата на хиляди различни процеси в света на елементарните частици. Съвременната формулировка е завършена през 2000 г. след експериментално потвърждение за съществуването на кварки.Тя е предложена от трима учени и съдържа по-специално обяснения за възникването на масата на елементарните частици в рамките на механизма на спонтанно нарушаване на симетрията, предложен от Хигс.
Характеристика на модела, която "променя правилата на играта"
Една от характеристиките му е, чеобикновено забранява превръщането на безмасови частици в масивни. Докато частиците в Стандартния модел постоянно се трансформират една в друга чрез различни реакции и процеси, фотонът – безмасовият носител на светлина – „остава себе си“. Но, ако условията са подходящи, е възможно (например, когато взаимодейства с тежък атом), той може спонтанно да се раздели и да се превърне в електрон и позитрон, които са масивни частици.
Концепция за гравитация и черна дупка. Снимка: en.freepik.com
Тази идея е вдъхновила авторите на новото изследване. Те искаха да разберат дали самата гравитация може да се превърне в други частици.
Утвърждаване на идеята
Да, обикновено се взема предвид гравитациятав контекста на общата теория на относителността, според която извивките и кривините на пространство-времето влияят върху движението на частиците. В този случай е много трудно да си представим как може да създава частици. Номерът е, че гравитацията може да се наблюдава през квантовата оптика. Например, представяйки го като сила, носена от гравитони. Въпреки че настоящата картина на квантовата гравитация далеч не е пълна, известно е, че тези безброй невидими частици ще се държат като всяка друга фундаментална частица, включително потенциално трансформиращите се.
За да тестват тази идея, физиците проучиха условиятамного ранната Вселена - малка, гореща и плътна. Там всички форми на материя и енергия бяха увеличени до невъобразими мащаби, далеч по-големи, отколкото могат да постигнат дори нашите най-мощни ускорители на частици.
Учените са открили, че в тази концепцияВажна роля играят гравитационните вълни - вълни в тъканта на пространство-времето, генерирани от сблъсъци между най-масивните обекти в космоса. Те обикновено са много слаби и са способни да избутат атом на разстояние, по-малко от ширината на собственото му ядро. (По-рано Hi-Tech писа, че гравитацията е най-слабата от четирите основни сили). Но в ранната Вселена вълните биха могли да бъдат много по-силни и това може сериозно да повлияе на всички процеси и материя.
Впечатление на художника от гравитационни вълни. Изображението е предоставено с любезното съдействие на R. Hurt/Caltech-JPL
„Тези ранни вълни се плискаха напред-назад,нараства от време на време“, обяснява Пол Сътър, професор по астрофизика в SUNY Stony Brook University и Flatiron Institute в Ню Йорк, който не е участвал в проучването. — Всичко останало във Вселената ще бъде уловено от блъскането и издърпването на вълните, което ще доведе до резонансен ефект. Гравитационните вълни действаха като помпа, отново и отново разбивайки материята на плътни буци.
На какво са способни гравитационните вълни?
Гравитационните вълни също могат да повлияяткъм електромагнитното поле. Тъй като те са вълни в самото пространство-време, вълните не се ограничават до взаимодействия с масивни обекти. Докато те продължават да изпомпват, радиацията във Вселената достига изключително високи енергии. Това в крайна сметка причинява спонтанната поява на фотони: самата гравитация генерира светлина.
До какво стигнаха учените?
Изследователите установиха, че като цяло товапроцесът е доста неефективен. Ранната Вселена се разширяваше, така че стандартните модели на гравитационните вълни не можеха да съществуват дълго. Въпреки това, физиците казаха, че ако ранната Вселена е съдържала достатъчно материя, че скоростта на светлината да се забави (точно както светлината се движи по-бавно във въздуха или водата), вълните са се задържали достатъчно дълго, за да генерират потоци от допълнителни фотони.
Защо новото проучване е толкова важно?
Физиците все още не разбират напълносложната, сложна физика на космическата зора. Въпреки това, ако теорията на учените е вярна, тогава светлината, създадена от гравитацията, вероятно ще повлияе на формирането на материята и еволюцията на Вселената. Ето защо изучаването на всички последствия от този удивителен процес ще доведе до революция в нашето разбиране за най-ранните моменти от нашия свят.
Прочетете още:
Имаше снимка във втората най-дълбока подводна дупка в света
Вижте какво се случи с Меркурий, когато се приближи възможно най-близо до Слънцето
Учените са готови да признаят новото дърво за най-старото в света
На корицата: Импресията на този художник показва две галактики в ранната Вселена. Ярката експлозия вляво е изблик на гама лъчи.
Автор: ESO/L. Калкада