Дослідницька група фізиків виявила, що гравітація може перетворитися на світло, але тільки якщо
Що таке стандартна модель і як вона працює?
Стандартна модель - це сучасна теоріябудови та взаємодій елементарних частинок, багаторазово перевірена експериментально. Сама теорія базується на дуже невеликій кількості постулатів і дозволяє теоретично передбачати властивості тисяч різних процесів у світі елементарних частинок. Сучасне формулювання було завершено в 2000-і роки після експериментального підтвердження існування кварків. Вона була запропонована трьома вченими і містить, зокрема, пояснення виникнення маси елементарних частинок в рамках механізму спонтанного порушення симетрії, запропонованого Хіггсом.
Особливість моделі, яка «змінює правила гри»
Одна з її особливостей в тому, щовона зазвичай забороняє перетворення безмасових частинок на масивні. В час як частинки в стандартної моделі постійно перетворюються один в друга за допомогою різних реакцій і процесів, фотон безмасовий носій світла залишається самим собою. Але, якщо умови відповідні, це можливо (наприклад, коли він взаємодіє з важким атомом), він може спонтанно розділитися і стати електроном і позитроном, які є масивними частинками.
Гравітація і чорна діра концепції. Фото: ru.freepik.com
Ця ідея надихнула авторів нового дослідження. Вони хотіли зрозуміти, чи може сама гравітація перетворюватися на інші частинки.
Перевірка ідеї
Так, зазвичай гравітацію розглядаютьв контексті загальної теорії відносності, згідно з якою вигини і викривлення простору-часу впливають на рух частинок. У такому випадку дуже складно уявити, як вона може створювати частинки. Хитрість в тому, що гравітацію можна розглядати через квантову оптику. Наприклад, представляючи її як силу, що переноситься гравітонами. Хоча сучасна картина квантової гравітації далека від завершення, відомо, що ці незліченні невидимі частинки будуть вести себе як будь-які інші фундаментальні частинки, включаючи потенційно трансформуються.
Щоб перевірити цю ідею, фізики вивчили умовидуже раннього Всесвіту - маленького, гарячого і щільного. Там всі форми матерії та енергії були збільшені до неймовірних масштабів, набагато більших, ніж здатні досягти навіть наші найпотужніші колайдери частинок.
Вчені виявили, що в такій концепціїважливу роль відіграють гравітаційні хвилі — бриж у тканині простору-часу, породжена зіткненнями між найпотужнішими космічними об'єктами. Зазвичай вони дуже слабкі і здатні підштовхнути атом на відстань, меншу, ніж ширина його власного ядра. (Раніше «Хайтек» писав про те, що гравітація — найслабша з основних чотирьох сил). Але в ранньому Всесвіті хвилі могли бути набагато сильніше, і це могло серйозно вплинути на всі процеси і матерію.
Враження художника від гравітаційних хвиль. Зображення надано Р. Хёртом/Caltech-JPL
«Ці ранні хвилі плескалися б туди-сюди,посилюючись від разу до разу, пояснює Пол Саттер, професор-дослідник в області астрофізики в Університеті Стоуні-Брук SUNY і Інституті Флетайрон не вивчав, який навчався в Німеччині. . — Все інше у Всесвіту було б захоплено поштовхом і притягненням хвиль, що призвело до ефекту резонансу. Гравітаційні хвилі діяли як насос, знову і знову збиваючи матерію в щільні грудки».
На що здатні гравітаційні хвилі?
Гравітаційні хвилі також можуть впливатина електромагнітне поле. Оскільки вони є брижами в самому просторі-часі, хвилі не обмежуються взаємодією з масивними об'єктами. У міру того, як вони продовжують накачуватися, випромінювання у Всесвіті досягає надзвичайно високих енергій. Це в результаті викликає спонтанне поява фотонів: гравітація сама по собі породжує світло.
До чого прийшли вчені?
Дослідники виявили, що в цілому цейпроцес досить неефективний. Ранній Всесвіт розширювався, тому стандартні моделі гравітаційних хвиль не могли існувати довго. Тим не менше, фізики заявили: якщо ранній Всесвіт містив достатньо матерії, щоб швидкість світла зменшилася (так, як світло рухається повільніше в повітрі або воді), хвилі затримувалися б досить довго, щоб генерувати потоки додаткових фотонів.
Чому нове дослідження таке важливе?
Фізики ще не до кінця розуміютьскладну, заплутану фізику космічного світанку. Однак якщо теорія вчених вірна, то світло, створене гравітацією, імовірно, впливатиме на формування матерії та еволюцію Всесвіту. Саме тому вивчення всіх наслідків цього дивовижного процесу призведе до революції в нашому розумінні найраніших моментів нашого світу.
Читати далі:
З'явилася фото всередині другої найглибшої підводної вирви у світі
Подивіться, що сталося з Меркурієм, коли він максимально наблизився до Сонця
Вчені готові визнати нове дерево найстарішим у світі
На обкладинці: враження цього художника показує дві галактики в ранньому Всесвіті. Яскравий вибух зліва — гамма-сплеск
Автор: ESO/L. Calçada