Výskumný tím fyzikov zistil, že gravitácia sa môže zmeniť na svetlo, ale iba ak
Čo je to štandardný model a ako funguje?
Štandardný model je moderná teóriaštruktúra a interakcie elementárnych častíc, opakovane experimentálne testované. Samotná teória je založená na veľmi malom počte postulátov a umožňuje teoreticky predpovedať vlastnosti tisícok rôznych procesov vo svete elementárnych častíc. Moderná formulácia bola dokončená v roku 2000 po experimentálnom potvrdení existencie kvarkov. Navrhli ju traja vedci a obsahuje najmä vysvetlenia vzniku hmotnosti elementárnych častíc v rámci navrhovaného mechanizmu spontánneho narušenia symetrie. od Higgsovcov.
Funkcia modelu, ktorá „mení pravidlá hry“
Jednou z jeho vlastností je, žezvyčajne zakazuje premenu bezhmotných častíc na masívne. Zatiaľ čo častice v štandardnom modeli sa neustále premieňajú jedna na druhú prostredníctvom rôznych reakcií a procesov, fotón – bezhmotný nosič svetla – „zostáva sám sebou“. Ak sú však podmienky správne, je možné (napríklad keď interaguje s ťažkým atómom), môže sa spontánne rozdeliť a stať sa elektrónom a pozitrónom, čo sú masívne častice.
Koncept gravitácie a čiernej diery. Foto: en.freepik.com
Táto myšlienka inšpirovala autorov novej štúdie. Chceli pochopiť, či sa samotná gravitácia môže zmeniť na iné častice.
Overenie nápadu
Áno, zvyčajne sa uvažuje o gravitáciiv kontexte všeobecnej teórie relativity, podľa ktorej ohyby a zakrivenia časopriestoru ovplyvňujú pohyb častíc. V tomto prípade je veľmi ťažké si predstaviť, ako môže vytvárať častice. Trik je v tom, že gravitáciu možno vidieť cez kvantovú optiku. Napríklad to predstavuje silu prenášanú gravitónmi. Hoci súčasný obraz kvantovej gravitácie nie je ani zďaleka úplný, je známe, že tieto nespočetné neviditeľné častice sa budú správať ako akékoľvek iné základné častice, vrátane potenciálne transformujúcich sa častíc.
Aby fyzici otestovali túto myšlienku, študovali podmienkyveľmi raný vesmír – malý, horúci a hustý. Tam boli všetky formy hmoty a energie zväčšené do nepredstaviteľných mier, oveľa väčších, než aké dokážu dosiahnuť aj naše najvýkonnejšie urýchľovače častíc.
Vedci zistili, že v tomto koncepteDôležitú úlohu zohrávajú gravitačné vlny - vlnenie v štruktúre časopriestoru generované zrážkami medzi najhmotnejšími objektmi vo vesmíre. Zvyčajne sú veľmi slabé a sú schopné posunúť atóm na vzdialenosť menšiu, ako je šírka jeho vlastného jadra. (Hi-Tech predtým napísal, že gravitácia je najslabšia zo štyroch hlavných síl). Ale v ranom vesmíre mohli byť vlny oveľa silnejšie a to mohlo vážne ovplyvniť všetky procesy a hmotu.
Umelcov dojem gravitačných vĺn. Obrázok s láskavým dovolením R. Hurt/Caltech-JPL
"Tieto rané vlny špliechali sem a tam,sa z času na čas zvyšuje,“ vysvetľuje Paul Sutter, profesor astrofyziky na SUNY Stony Brook University a Flatiron Institute v New Yorku, ktorý sa na štúdii nezúčastnil. — Všetko ostatné vo vesmíre by bolo zachytené tlakom a ťahom vĺn, čo by viedlo k rezonančnému efektu. Gravitačné vlny pôsobili ako pumpa a znova a znova zrážali hmotu do hustých hrudiek.“
Čoho sú schopné gravitačné vlny?
Gravitačné vlny môžu tiež ovplyvniťdo elektromagnetického poľa. Pretože ide o vlnky v samotnom časopriestore, vlny nie sú obmedzené na interakcie s masívnymi objektmi. Ako pokračujú v pumpovaní, žiarenie vo vesmíre dosahuje extrémne vysoké energie. To nakoniec spôsobí spontánny výskyt fotónov: samotná gravitácia generuje svetlo.
Na čo vedci prišli?
Výskumníci zistili, že celkovo totoproces je dosť neefektívny. Raný vesmír sa rozpínal, takže štandardné modely gravitačných vĺn nemohli existovať dlho. Fyzici však povedali, že ak by raný vesmír obsahoval dostatok hmoty, aby sa rýchlosť svetla spomalila (rovnako ako sa svetlo pohybuje pomalšie vo vzduchu alebo vo vode), vlny by zotrvali dostatočne dlho na to, aby vytvorili prúdy ďalších fotónov.
Prečo je nová štúdia taká dôležitá?
Fyzici tomu ešte úplne nerozumejúzložitá, zložitá fyzika kozmického úsvitu. Ak je však teória vedcov správna, potom svetlo vytvorené gravitáciou bude pravdepodobne ovplyvňovať formovanie hmoty a vývoj vesmíru. To je dôvod, prečo štúdium všetkých dôsledkov tohto úžasného procesu povedie k revolúcii v našom chápaní najranejších momentov nášho sveta.
Čítaj viac:
Vo vnútri druhého najhlbšieho podvodného ponoru na svete bola fotografia
Pozrite sa, čo sa stalo s Merkúrom, keď sa dostal čo najbližšie k Slnku
Vedci sú pripravení uznať nový strom ako najstarší na svete
Na obálke: Obraz tohto umelca zobrazuje dve galaxie v ranom vesmíre. Jasná explózia naľavo je záblesk gama žiarenia.
Autor: ESO/L. Calcada