Įprastomis aplinkybėmis iš nieko niekas neatsiranda. Standartinis dalelių fizikos modelis – vyraujanti teorija, aiškinanti subatominių dalelių betvarkę, – paprastai nenumato bemasių dalelių virsmo į masę turinčias daleles. Grupė mokslininkų nustatė, kad gravitacija gali virsti šviesa, bet tik tuo atveju, jei erdvėlaikis tinkamai elgiasi.
Grupė mokslininkų nustatė, kad gravitacija gali virsti šviesa, bet tik tuo atveju, jei erdvėlaikis tinkamai elgiasi, rašo „Live Science“.
Įprastomis aplinkybėmis iš nieko niekas neatsiranda. Standartinis dalelių fizikos modelis – vyraujanti teorija, aiškinanti subatominių dalelių betvarkę, – paprastai nenumato bemasių dalelių virsmo į masę turinčias daleles.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Standartiniame modelyje vykstant įvairioms reakcijoms ir procesams dalelės nuolat virsta viena į kitą, tačiau fotonas – bemasis šviesos nešėjas – paprastai negali virsti kitomis dalelėmis. Visgi susidarius tinkamoms sąlygoms, tai tampa įmanoma, pavyzdžiui, fotonui sąveikaujant su sunkiu atomu, jis gali spontaniškai skilti ir tapti elektronu ir pozitronu, kurie abu turi masę.
Remdamasi šiuo gerai žinomu pavyzdžiu, grupelė fizikų teoretikų kovo 28 d. „arXiv preprint“ duomenų bazėje paskelbtame tyrime klausia, ar pati gravitacija gali virsti kitomis dalelėmis. Paprastai apie gravitaciją galvojame per bendrojo reliatyvumo prizmę, kai erdvėlaikio vingiai ir iškraipymai paveikia dalelių judėjimą. Tokiame paveiksle būtų labai sunku įsivaizduoti, kaip gravitacija galėtų sukurti daleles. Tačiau į gravitaciją galime žvelgti ir per kvantinę prizmę, įsivaizduodami, kad gravitacinę jėgą perneša milijardai gravitonais vadinamų nematomų dalelių. Nors mūsų kvantinės gravitacijos vaizdas toli gražu nėra išsamus, žinome, kad šie gravitonai elgtųsi kaip ir bet kuri kita fundamentalioji dalelė, įskaitant ir galimą transformaciją.
Siekdami patikrinti šią idėją, mokslininkai tyrė sąlygas itin ankstyvoje Visatoje. Kai mūsų kosmosas buvo labai jaunas, jis buvo mažas, karštas ir tankus. Tame jaunatviškame kosmose visos materijos ir energijos formos buvo įsigreitinusios iki neįsivaizduojamo masto, daug didesnio, nei gali pasiekti galingiausi mūsų turimi dalelių greitintuvai.
Tyrėjai nustatė, kad šioje sistemoje svarbų vaidmenį vaidino gravitacinės bangos – erdvėlaikio audinio pulsacijos, atsirandančios dėl masyviausių kosminių objektų susidūrimų. Paprastai gravitacinės bangos yra labai silpnos – jos tėra pajėgos nustumti atomą jo branduolio pločio nesiekiantį atstumą. Tačiau ankstyvojoje visatoje bangos galėjo būti daug stipresnės ir tai galėjo turėti didžiuli poveikį viskam aplinkui.
Šios ankstyvosios bangos turėjo svyruoti pirmyn ir atgal, tolydžio stiprėdamos. Į šį svyravimą visatoje galėjo patekti bet kas, taip sudarydamas rezonanso efektą. Gravitacinės bangos būtų veikusios kaip pompa, kuri vėl ir vėl stumia materiją į glaudžius gniužulus, panašiai kaip vaikas, kuris reikiamu metu ištiesia ir sulenkia kojas, kad sūpynės išsisiūbuotų vis aukščiau ir aukščiau.
Gravitacinės bangos galėjo paveikti ir elektromagnetinį lauką. Kadangi bangos yra paties erdvėlaikio raibuliai, jos neapsiriboja sąveika su masyviais objektais. Siūbuodamos bangos gali labai stipriai išauginti visatos spinduliuotės energiją ir tokiu būdu iššaukti spontanišką fotonų atsiradimą – gravitacija generuoja šviesą.
Tyrėjai nustatė, kad apskritai šis procesas yra pakankamai neveiksmingas. Ankstyvoji Visata plėtėsi, todėl standartiniai gravitacinių bangų modeliai nebūtų ilgai išsilaikę. Tačiau jie taip pat išsiaiškino, kad jei ankstyvojoje visatoje buvo pakankamai materijos, kad sumažėtų šviesos greitis (panašiai kaip šviesa lėčiau sklinda tokioje terpėje kaip oras ar vanduo), bangavimas galėjo vykti pakankamai ilgai, kad suaktyvintų ir sukeltų papildomų fotonų srautus.
Fizikai dar ne iki galo supranta sudėtingą ir painią ankstyvosios visatos fiziką, padėjusią pasiekti nuo to laiko nematytų rezultatų. Naujasis tyrimas papildo šį turtingą gobeleną dar viena gija – gravitacijos gebėjimu kurti šviesą. Ši spinduliuotė, kaip spėjama, vėliau turėjo daryti įtaką materijos formavimuisi ir Visatos evoliucijai, todėl išsiaiškinus visas šio stebinančio proceso pasekmes gali radikaliai pasikeisti mūsų supratimas apie ankstyviausias kosmoso gyvavimo akimirkas.
