Un equipo de investigación de físicos ha descubierto que la gravedad puede convertirse en luz, pero sólo si
¿Qué es el Modelo Estándar y cómo funciona?
El modelo estándar es una teoría moderna.estructura e interacciones de partículas elementales, probadas repetidamente experimentalmente. La teoría en sí se basa en un número muy pequeño de postulados y permite predecir teóricamente las propiedades de miles de procesos diferentes en el mundo de las partículas elementales. La formulación moderna, completada en el año 2000 tras la confirmación experimental de la existencia de los quarks, fue propuesta por tres científicos y contiene, en particular, explicaciones sobre la aparición de la masa de partículas elementales en el marco del mecanismo de ruptura espontánea de la simetría propuesto. por el Higgs.
Característica del modelo que “cambia las reglas del juego”
Una de sus características es quenormalmente prohíbe la transformación de partículas sin masa en masivas. Mientras que las partículas en el modelo estándar se transforman constantemente entre sí a través de diversas reacciones y procesos, el fotón, el portador de luz sin masa, "sigue siendo él mismo". Pero, si las condiciones son las adecuadas, es posible (por ejemplo, cuando interactúa con un átomo pesado), que pueda dividirse espontáneamente y convertirse en un electrón y un positrón, que son partículas masivas.
Concepto de gravedad y agujero negro. Foto: ru.freepik.com
Esta idea inspiró a los autores del nuevo estudio. Querían entender si la propia gravedad podía convertirse en otras partículas.
Validación de ideas
Sí, generalmente se considera la gravedad.en el contexto de la teoría general de la relatividad, según la cual las curvaturas y curvaturas del espacio-tiempo afectan el movimiento de las partículas. En este caso, es muy difícil imaginar cómo se pueden crear partículas. El truco es que la gravedad se puede ver a través de la óptica cuántica. Por ejemplo, representándolo como una fuerza transportada por gravitones. Aunque la imagen actual de la gravedad cuántica está lejos de ser completa, se sabe que estas innumerables partículas invisibles se comportarán como cualquier otra partícula fundamental, incluidas las potencialmente transformadoras.
Para probar esta idea, los físicos estudiaron las condicionesel Universo primitivo: pequeño, caliente y denso. Allí, todas las formas de materia y energía fueron magnificadas a escalas inimaginables, mucho mayores de las que pueden alcanzar incluso nuestros colisionadores de partículas más potentes.
Los científicos han descubierto que en este conceptoLas ondas gravitacionales, ondas en el tejido del espacio-tiempo generadas por colisiones entre los objetos más masivos del espacio, desempeñan un papel importante. Suelen ser muy débiles y son capaces de empujar un átomo a una distancia menor que el ancho de su propio núcleo. (Anteriormente, Hi-Tech escribió que la gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas principales). Pero en el Universo primitivo las ondas podían ser mucho más fuertes y esto podía afectar seriamente a todos los procesos y a la materia.
Impresión artística de ondas gravitacionales. Imagen cortesía de R. Hurt/Caltech-JPL
“Estas primeras olas chapoteaban de un lado a otro,aumentando de vez en cuando”, explica Paul Sutter, profesor investigador de astrofísica en la Universidad SUNY Stony Brook y el Instituto Flatiron de Nueva York, que no participó en el estudio. —Todo lo demás en el Universo sería capturado por el tira y afloja de las ondas, lo que provocaría un efecto de resonancia. Las ondas gravitacionales actuaban como una bomba, una y otra vez convertían la materia en densos grumos”.
¿De qué son capaces las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales también pueden influiral campo electromagnético. Como son ondas en el propio espacio-tiempo, las ondas no se limitan a interacciones con objetos masivos. A medida que continúan bombeando, la radiación en el Universo alcanza energías extremadamente altas. Esto acaba provocando la aparición espontánea de fotones: la propia gravedad genera luz.
¿A qué llegaron los científicos?
Los investigadores encontraron que, en general, estoel proceso es bastante ineficiente. El Universo primitivo se estaba expandiendo, por lo que los modelos estándar de ondas gravitacionales no podrían existir por mucho tiempo. Sin embargo, los físicos han dicho que si el Universo primitivo hubiera contenido suficiente materia como para disminuir la velocidad de la luz (al igual que la luz viaja más lentamente en el aire o el agua), las ondas habrían persistido el tiempo suficiente para generar corrientes de fotones adicionales.
¿Por qué es tan importante el nuevo estudio?
Los físicos aún no lo entienden del todola compleja e intrincada física del amanecer cósmico. Sin embargo, si la teoría de los científicos es correcta, entonces la luz creada por la gravedad probablemente influirá en la formación de la materia y en la evolución del Universo. Es por eso que estudiar todas las consecuencias de este sorprendente proceso conducirá a una revolución en nuestra comprensión de los primeros momentos de nuestro mundo.
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Autor: ESO/L. Calzada