Výzkumný tým fyziků zjistil, že gravitace se může proměnit ve světlo, ale pouze pokud
Co je standardní model a jak funguje?
Standardní model je moderní teoriestruktura a interakce elementárních částic, opakovaně experimentálně testovány. Samotná teorie je založena na velmi malém počtu postulátů a umožňuje teoreticky předpovídat vlastnosti tisíců různých procesů ve světě elementárních částic. Moderní formulace byla dokončena v roce 2000 po experimentálním potvrzení existence kvarků, byla navržena třemi vědci a obsahuje zejména vysvětlení vzniku hmotnosti elementárních částic v rámci navrhovaného mechanismu spontánního narušení symetrie. od Higgsových.
Funkce modelu, která „mění pravidla hry“
Jednou z jeho vlastností je toobvykle zakazuje přeměnu bezhmotných částic na hmotné. Zatímco částice ve Standardním modelu se neustále přeměňují jedna v druhou prostřednictvím různých reakcí a procesů, foton – bezhmotný nosič světla – „zůstává sám sebou“. Ale pokud jsou podmínky správné, je možné (například když interaguje s těžkým atomem), může se spontánně rozdělit a stát se elektronem a pozitronem, což jsou masivní částice.
Koncept gravitace a černé díry. Foto: en.freepik.com
Tato myšlenka inspirovala autory nové studie. Chtěli pochopit, zda se samotná gravitace může proměnit v jiné částice.
Ověření nápadu
Ano, obvykle se uvažuje o gravitaciv kontextu obecné teorie relativity, podle níž ohyby a zakřivení časoprostoru ovlivňují pohyb částic. V tomto případě je velmi obtížné si představit, jak může vytvářet částice. Trik je v tom, že gravitaci lze pozorovat pomocí kvantové optiky. Například reprezentovat to jako sílu nesenou gravitony. Přestože současný obraz kvantové gravitace není zdaleka úplný, je známo, že tyto nesčetné neviditelné částice se budou chovat jako jakákoli jiná základní částice, včetně těch potenciálně transformujících.
Aby fyzikové ověřili tuto myšlenku, studovali podmínkyvelmi raný vesmír – malý, horký a hustý. Tam byly všechny formy hmoty a energie zvětšeny do nepředstavitelných měřítek, mnohem větších, než jakých mohou dosáhnout i naše nejvýkonnější urychlovače částic.
Vědci zjistili, že v tomto konceptuDůležitou roli hrají gravitační vlny – vlnění v látce časoprostoru generované srážkami mezi nejhmotnějšími objekty ve vesmíru. Obvykle jsou velmi slabé a jsou schopny posunout atom na vzdálenost menší, než je šířka jeho vlastního jádra. (Dříve Hi-Tech napsal, že gravitace je nejslabší ze čtyř hlavních sil). Ale v raném vesmíru mohly být vlny mnohem silnější, a to mohlo vážně ovlivnit všechny procesy a hmotu.
Umělcův dojem gravitačních vln. Obrázek s laskavým svolením R. Hurt/Caltech-JPL
"Tyto rané vlny stříkaly sem a tam,se čas od času zvyšuje,“ vysvětluje Paul Sutter, profesor astrofyziky na SUNY Stony Brook University a Flatiron Institute v New Yorku, který se na studii nepodílel. —Vše ostatní ve vesmíru by bylo zachyceno tlakem a tahem vln, což by vedlo k rezonančnímu efektu. Gravitační vlny fungovaly jako pumpa a znovu a znovu srážely hmotu na husté hrudky.“
Čeho jsou schopny gravitační vlny?
Gravitační vlny mohou také ovlivnitdo elektromagnetického pole. Protože se jedná o vlny v samotném časoprostoru, nejsou vlny omezeny na interakce s masivními objekty. Jak pokračují v pumpování, záření ve vesmíru dosahuje extrémně vysokých energií. To nakonec způsobí spontánní výskyt fotonů: gravitace sama generuje světlo.
K čemu vědci přišli?
Výzkumníci zjistili, že celkově totoproces je dost neefektivní. Raný vesmír se rozpínal, takže standardní modely gravitačních vln nemohly dlouho existovat. Fyzici však uvedli, že pokud by raný vesmír obsahoval dostatek hmoty, aby se rychlost světla zpomalila (stejně jako se světlo šíří pomaleji ve vzduchu nebo ve vodě), vlny by setrvaly dostatečně dlouho, aby vytvořily proudy dalších fotonů.
Proč je nová studie tak důležitá?
Fyzici to ještě plně nechápousložitá, spletitá fyzika kosmického úsvitu. Pokud je však teorie vědců správná, pak světlo vytvářené gravitací bude pravděpodobně ovlivňovat formování hmoty a vývoj vesmíru. To je důvod, proč studium všech důsledků tohoto úžasného procesu povede k revoluci v našem chápání nejranějších okamžiků našeho světa.
Přečtěte si více:
Uvnitř druhého nejhlubšího podvodního ponoru na světě byla fotografie
Podívejte se, co se stalo s Merkurem, když se dostal co nejblíže Slunci
Vědci jsou připraveni uznat nový strom jako nejstarší na světě
Na obálce: Obraz tohoto umělce ukazuje dvě galaxie v raném vesmíru. Jasná exploze nalevo je záblesk gama záření.
Autor: ESO/L. Calcada