Fyysikkojen tutkimusryhmä on havainnut, että painovoima voi muuttua valoksi, mutta vain jos
Mikä on vakiomalli ja miten se toimii?
Standardimalli on moderni teoriaalkuainehiukkasten rakenne ja vuorovaikutukset, toistuvasti kokeellisesti testattu. Itse teoria perustuu hyvin pieneen määrään postulaatteja ja mahdollistaa teoreettisen ennustamisen tuhansien erilaisten prosessien ominaisuudet alkuainehiukkasten maailmassa. Moderni formulaatio valmistui 2000-luvulla kvarkkien olemassaolon kokeellisen vahvistuksen jälkeen. Sen ehdotti kolme tutkijaa ja se sisältää erityisesti selityksiä alkuainehiukkasten massan syntymiselle ehdotetun spontaanin symmetrian rikkoutumisen mekanismin puitteissa. Higgsin toimesta.
Mallin ominaisuus, joka "muuttaa pelin sääntöjä"
Yksi sen ominaisuuksista on sese yleensä kieltää massattomien hiukkasten muuttamisen massiiviseksi. Vaikka vakiomallin hiukkaset muuttuvat jatkuvasti toisikseen erilaisten reaktioiden ja prosessien kautta, fotoni - massaton valon kantaja - "pysyy itsestään". Mutta jos olosuhteet ovat oikeat, se on mahdollista (esimerkiksi kun se on vuorovaikutuksessa raskaan atomin kanssa), se voi spontaanisti halkeilla ja muuttua elektroniksi ja positroniksi, jotka ovat massiivisia hiukkasia.
Painovoiman ja mustan aukon käsite. Kuva: en.freepik.com
Tämä ajatus inspiroi uuden tutkimuksen tekijöitä. He halusivat ymmärtää, voiko gravitaatio itse muuttua muiksi hiukkasiksi.
Idean validointi
Kyllä, painovoima yleensä otetaan huomioonyleisen suhteellisuusteorian yhteydessä, jonka mukaan aika-avaruuden taivutukset vaikuttavat hiukkasten liikkeisiin. Tässä tapauksessa on erittäin vaikea kuvitella, kuinka se voi luoda hiukkasia. Temppu on, että painovoimaa voidaan tarkastella kvanttioptiikan kautta. Esimerkiksi sen esittäminen gravitonien kantamana voimana. Vaikka nykyinen kuva kvanttigravitaatiosta ei ole läheskään täydellinen, tiedetään, että nämä lukemattomat näkymätön hiukkaset käyttäytyvät kuten mikä tahansa muu perushiukkanen, mukaan lukien mahdollisesti muuttuvat hiukkaset.
Tämän ajatuksen testaamiseksi fyysikot tutkivat olosuhteitahyvin varhainen universumi – pieni, kuuma ja tiheä. Siellä kaikki aineen ja energian muodot suurentuivat käsittämättömiin mittoihin, paljon enemmän kuin mitä tehokkaimmat hiukkastörmätäjämme pystyvät saavuttamaan.
Tutkijat ovat havainneet tämän tässä käsitteessäTärkeä rooli on gravitaatioaalloilla – avaruus-aika-kudoksen väreillä, jotka syntyvät avaruuden massiivisimpien kohteiden törmäyksistä. Ne ovat yleensä hyvin heikkoja ja pystyvät työntämään atomia etäisyyden, joka on pienempi kuin sen oman ytimen leveys. (Aiemmin Hi-Tech kirjoitti, että painovoima on heikoin neljästä päävoimasta). Mutta varhaisessa universumissa aallot saattoivat olla paljon voimakkaampia, ja tämä voi vaikuttaa vakavasti kaikkiin prosesseihin ja aineisiin.
Taiteilijan näkemys gravitaatioaalloista. Kuva: R. Hurt/Caltech-JPL
"Nämä varhaiset aallot roiskuivat edestakaisin,lisääntyy ajoittain", selittää Paul Sutter, astrofysiikan tutkijaprofessori SUNY Stony Brookin yliopistosta ja Flatiron Institutesta New Yorkista, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. -Kaikki muu universumissa vangittaisiin aaltojen työntö- ja vetovoimalla, mikä johtaisi resonanssiefektiin. Gravitaatioaallot toimivat kuin pumppu, joka kerta toisensa jälkeen lyö aineen tiheiksi kokkareiksi."
Mihin gravitaatioaallot pystyvät?
Gravitaatioaallot voivat myös vaikuttaasähkömagneettiseen kenttään. Koska aallot ovat aaltoja itse aika-avaruudessa, ne eivät rajoitu vuorovaikutukseen massiivisten esineiden kanssa. Kun ne jatkavat pumppaamista, universumin säteily saavuttaa erittäin korkeita energioita. Tämä aiheuttaa lopulta fotonien spontaanin ilmaantumisen: painovoima itsessään tuottaa valoa.
Mihin tiedemiehet päätyivät?
Tutkijat havaitsivat, että kaiken kaikkiaan tämäprosessi on melko tehoton. Varhainen universumi laajeni, joten gravitaatioaaltojen standardimalleja ei voinut olla olemassa pitkään. Fyysikot ovat kuitenkin sanoneet, että jos varhaisessa maailmankaikkeudessa olisi riittävästi ainetta, jotta valon nopeus hidastuu (ihan kuin valo kulkee hitaammin ilmassa tai vedessä), aallot olisivat viipyneet tarpeeksi kauan tuottamaan lisäfotonivirtoja.
Miksi uusi tutkimus on niin tärkeä?
Fyysikot eivät vielä täysin ymmärräkosmisen aamunkoiton monimutkainen, monimutkainen fysiikka. Kuitenkin, jos tiedemiesten teoria pitää paikkansa, niin painovoiman luoma valo oletettavasti vaikuttaa aineen muodostumiseen ja maailmankaikkeuden kehitykseen. Siksi tämän hämmästyttävän prosessin kaikkien seurausten tutkiminen johtaa vallankumoukseen ymmärtämisessämme maailmamme varhaisimmista hetkistä.
Lue lisää:
Maailman toiseksi syvimmässä vedenalaisessa vajoamassa oli valokuva
Katso mitä tapahtui Merkuriukselle, kun se oli mahdollisimman lähellä aurinkoa
Tiedemiehet ovat valmiita tunnustamaan uuden puun maailman vanhimmaksi
Kannessa: Tämän taiteilijan vaikutelmassa näkyy kaksi galaksia varhaisessa universumissa.Vasemmalla oleva kirkas räjähdys on gammapurkaus.
Kirjailija: ESO/L. Calcada