Zespół badawczy fizyków odkrył, że grawitacja może zamienić się w światło, ale tylko wtedy, gdy
Czym jest Model Standardowy i jak działa?
Model Standardowy jest nowoczesną teoriąstruktura i oddziaływania cząstek elementarnych, wielokrotnie badana eksperymentalnie. Sama teoria opiera się na bardzo małej liczbie postulatów i pozwala teoretycznie przewidzieć właściwości tysięcy różnych procesów zachodzących w świecie cząstek elementarnych. Nowoczesne sformułowanie, ukończone w latach 2000. po eksperymentalnym potwierdzeniu istnienia kwarków, zostało zaproponowane przez trzech naukowców i zawiera w szczególności wyjaśnienia pojawienia się masy cząstek elementarnych w ramach zaproponowanego mechanizmu spontanicznego łamania symetrii przez Higgsa.
Cecha modelu, która „zmienia zasady gry”
Jedną z jego cech jest tozwykle zabrania przekształcania cząstek bezmasowych w masywne. Podczas gdy cząstki Modelu Standardowego nieustannie przekształcają się w siebie w drodze różnych reakcji i procesów, foton – bezmasowy nośnik światła – „pozostaje sobą”. Ale jeśli warunki są odpowiednie, jest możliwe (na przykład podczas interakcji z ciężkim atomem), że może spontanicznie rozdzielić się i stać się elektronem i pozytonem, które są cząstkami masywnymi.
Koncepcja grawitacji i czarnej dziury. Zdjęcie: pl.freepik.com
Pomysł ten zainspirował autorów nowego badania. Chcieli zrozumieć, czy sama grawitacja może zamienić się w inne cząstki.
Walidacja pomysłu
Tak, zwykle bierze się pod uwagę grawitacjęw kontekście ogólnej teorii względności, zgodnie z którą załamania i krzywizny czasoprzestrzeni wpływają na ruch cząstek. W tym przypadku bardzo trudno sobie wyobrazić, w jaki sposób może tworzyć cząsteczki. Sztuka polega na tym, że grawitację można obserwować za pomocą optyki kwantowej. Na przykład przedstawiając to jako siłę przenoszoną przez grawitony. Chociaż obecny obraz grawitacji kwantowej jest daleki od pełnego, wiadomo, że te niezliczone niewidzialne cząstki będą zachowywać się jak każda inna cząstka elementarna, w tym potencjalnie transformująca.
Aby przetestować ten pomysł, fizycy zbadali warunkibardzo wczesny Wszechświat – mały, gorący i gęsty. Tam wszystkie formy materii i energii zostały powiększone do niewyobrażalnej skali, znacznie większej, niż są w stanie osiągnąć nawet nasze najpotężniejsze zderzacze cząstek.
Naukowcy odkryli to w tej koncepcjiWażną rolę odgrywają fale grawitacyjne – zmarszczki w strukturze czasoprzestrzeni powstające w wyniku zderzeń najmasywniejszych obiektów w przestrzeni. Zwykle są bardzo słabe i są w stanie wypchnąć atom na odległość mniejszą niż szerokość jego własnego jądra. (Wcześniej Hi-Tech napisał, że grawitacja jest najsłabszą z czterech głównych sił). Jednak we wczesnym Wszechświecie fale mogą być znacznie silniejsze, co może poważnie wpłynąć na wszystkie procesy i materię.
Artystyczna wizja fal grawitacyjnych. Zdjęcie dzięki uprzejmości R. Hurt/Caltech-JPL
„Te wczesne fale pluskały tam i z powrotem,rośnie od czasu do czasu” – wyjaśnia Paul Sutter, profesor astrofizyki na Uniwersytecie SUNY Stony Brook i Flatiron Institute w Nowym Jorku, który nie był zaangażowany w badania. — Wszystko inne we Wszechświecie zostałoby przechwycone przez odpychanie i przyciąganie fal, co doprowadziłoby do efektu rezonansu. Fale grawitacyjne działały jak pompa, raz po raz rozbijając materię w gęste bryły.”
Do czego zdolne są fale grawitacyjne?
Fale grawitacyjne również mogą mieć wpływna pole elektromagnetyczne. Ponieważ są to zmarszczki w samej czasoprzestrzeni, fale nie ograniczają się do interakcji z masywnymi obiektami. W miarę ciągłego pompowania promieniowanie we Wszechświecie osiąga niezwykle wysokie energie. To ostatecznie powoduje spontaniczne pojawienie się fotonów: sama grawitacja generuje światło.
Do czego doszli naukowcy?
Naukowcy odkryli, że ogólnie rzecz biorąc, toproces jest dość nieefektywny. Wczesny Wszechświat się rozszerzał, więc standardowe modele fal grawitacyjnych nie mogły istnieć długo. Fizycy twierdzą jednak, że gdyby wczesny Wszechświat zawierał wystarczającą ilość materii, aby prędkość światła spadła (tak jak światło porusza się wolniej w powietrzu lub wodzie), fale utrzymywałyby się wystarczająco długo, aby wygenerować strumienie dodatkowych fotonów.
Dlaczego nowe badanie jest tak ważne?
Fizycy jeszcze w pełni tego nie rozumiejązłożoną, zawiłą fizykę kosmicznego świtu. Jeśli jednak teoria naukowców jest poprawna, wówczas światło wytwarzane przez grawitację prawdopodobnie będzie miało wpływ na powstawanie materii i ewolucję Wszechświata. Dlatego badanie wszystkich konsekwencji tego niesamowitego procesu doprowadzi do rewolucji w naszym rozumieniu najwcześniejszych chwil naszego świata.
Czytaj więcej:
W drugim najgłębszym podwodnym dole na świecie znajdowało się zdjęcie
Zobacz, co stało się z Merkurym, gdy zbliżył się jak najbliżej Słońca
Naukowcy są gotowi uznać nowe drzewo za najstarsze na świecie
Na okładce: Artystyczna wizja przedstawia dwie galaktyki we wczesnym Wszechświecie.Jasna eksplozja po lewej stronie to rozbłysk promieniowania gamma.
Autor: ESO/L. Kalkada