Un team di ricerca di fisici ha scoperto che la gravità può trasformarsi in luce, ma solo se
Cos'è il Modello Standard e come funziona?
Il Modello Standard è una moderna teoria della struttura e delle interazioni delle particelle elementari, che è stata ripetutamente testata sperimentalmente.La teoria stessa si basa su un numero molto piccolo di postulati e permettepredire teoricamente le proprietà di migliaia di processi diversi nel mondo delle particelle elementari.L'attuale formulazione è stata completata negli anni 2000 dopo la conferma sperimentale dell'esistenza dei quark, è stata proposta da tre scienziati e contiene, tra le altre cose, spiegazioni per l'origine della massa delle particelle elementari nell'ambito del meccanismo di rottura spontanea della simmetria proposto dal bosone di Higgs.
Caratteristica del modello che "cambia le regole del gioco"
Una delle sue peculiarità è che di solito vieta la trasformazione delle particelle prive di massa in particelle massicce .Mentre le particelle del Modello Standard si trasformano costantemente l'una nell'altra attraverso varie reazioni e processi, il fotone – il vettore di luce senza massa – "rimane se stesso".Ma, se le condizioni sono giuste, è possibile (ad esempio, quando interagisce con un atomo pesante), puòsi dividono spontaneamente e diventano un elettrone e un positrone, che sono particelle massicce.
Concetto di gravità e buco nero. Foto: it.freepik.com
Volevano capire se la gravità stessa potesse essere convertita in altre particelle.
Convalida dell'idea
Sì, la gravità è solitamente vista nel contesto della relatività generale, secondo la quale le curve e le curvature dello spazio-tempo influenzanoIn questo caso, è molto difficile immaginare come possaIl trucco è che la gravità può essere osservata attraverso l'ottica quantistica.Sebbene l'attuale quadro della gravità quantistica sia lungi dall'essere completo, è noto che queste innumerevoli particelle invisibili sarannosi comportano come qualsiasi altra particella fondamentale, comprese quelle potenzialmente trasformanti.
Per testare questa idea, i fisici hanno studiato le condizioni dell'universo primordiale: piccolo, caldo e denso.Lì, tutte le forme di materia ed energia sono state ingrandite a scale inimmaginabili, molto più grandi di quanto anche i nostri più potenti acceleratori di particelle possano raggiungere.
Gli scienziati lo hanno scoperto in questo concettoUn ruolo importante è svolto dalle onde gravitazionali, increspature nel tessuto dello spazio-tempo generate dalle collisioni tra gli oggetti più massicci nello spazio. Di solito sono molto deboli e sono in grado di spingere un atomo a una distanza inferiore alla larghezza del proprio nucleo. (In precedenza, Hi-Tech aveva scritto che la gravità è la più debole delle quattro forze principali). Ma nell’Universo primordiale le onde potrebbero essere molto più forti e ciò potrebbe influenzare seriamente tutti i processi e la materia.
Rappresentazione artistica delle onde gravitazionali. Immagine per gentile concessione di R. Hurt/Caltech-JPL
“Queste prime onde si infrangevano avanti e indietro,aumentando di volta in volta”, spiega Paul Sutter, professore di ricerca di astrofisica alla SUNY Stony Brook University e al Flatiron Institute di New York, che non è stato coinvolto nello studio. —Tutto il resto dell'Universo verrebbe catturato dalla spinta e dall'attrazione delle onde, il che porterebbe a un effetto di risonanza. Le onde gravitazionali agivano come una pompa, spingendo ripetutamente la materia in grumi densi”.
Di cosa sono capaci le onde gravitazionali?
Anche le onde gravitazionali possono influenzareal campo elettromagnetico. Poiché sono increspature nello spaziotempo stesso, le onde non si limitano alle interazioni con oggetti massicci. Mentre continuano a pompare, la radiazione nell’Universo raggiunge energie estremamente elevate. Ciò alla fine provoca la comparsa spontanea di fotoni: la gravità stessa genera luce.
A cosa sono arrivati gli scienziati?
I ricercatori hanno scoperto che, nel complesso, questoil processo è abbastanza inefficiente. L’Universo primordiale era in espansione, quindi i modelli standard delle onde gravitazionali non potevano esistere a lungo. Tuttavia, i fisici hanno affermato che se l’Universo primordiale contenesse abbastanza materia da rallentare la velocità della luce (proprio come la luce viaggia più lentamente nell’aria o nell’acqua), le onde sarebbero rimaste abbastanza a lungo da generare flussi di fotoni aggiuntivi.
Perché il nuovo studio è così importante?
I fisici non lo capiscono ancora del tuttola fisica complessa e intricata dell'alba cosmica. Tuttavia, se la teoria degli scienziati è corretta, allora la luce creata dalla gravità influenzerà presumibilmente la formazione della materia e l'evoluzione dell'Universo. Ecco perché lo studio di tutte le conseguenze di questo straordinario processo porterà a una rivoluzione nella nostra comprensione dei primi momenti del nostro mondo.
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In copertina: questa rappresentazione artistica mostra due galassie nell'Universo primordiale. L'esplosione luminosa a sinistra è un lampo di raggi gamma.
Autore: ESO/L. Calcata