Μπορεί η βαρύτητα να μετατρέπεται σε φως;

Η βαρύτητα είναι μία από τις τέσσερις βασικές αλληλεπιδράσεις στη φύση. Οι άλλες τρεις είναι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ασθενής πυρηνική και η ισχυρή πυρηνική. Η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη από τις τέσσερις αλληλεπιδράσεις, αλλά είναι αυτή που αποτελεί τον κρίσιμο παράγοντα στη δημιουργία του κοσμικού περιβάλλοντος όπως εμείς το γνωρίζουμε, του Σύμπαντος. Η ύπαρξη και κίνηση γαλαξιών, άστρων και πλανητών και τελικά ή ύπαρξη της ζωής οφείλεται στη βαρύτητα η οποία αποτελεί διαχρονικό αντικείμενο έρευνας.

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο διαδικτυακό αρχείο προδημοσιεύσεων arXiv αναφέρει ότι η βαρύτητα μπορεί να μετατραπεί σε φως γεγονός που όπως είναι ευνόητο αν πράγματι ισχύει είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακό και ανοίγει νέους επιστημονικούς δρόμους. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα που αλλά μόνο εάν ο χωροχρόνος συμπεριφέρεται με τον σωστό τρόπο, ανακάλυψε διεθνής ερευνητική ομάδα.

Υπό κανονικές συνθήκες, δεν μπορούμε να πάρουμε κάτι από το τίποτα. Συγκεκριμένα, το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των Σωματιδίων, η κυρίαρχη θεωρία που εξηγεί τον υποατομικό «ζωολογικό κήπο» των σωματιδίων, συνήθως απαγορεύει τη μετατροπή σωματιδίων χωρίς μάζα σε μεγάλα σωματίδια. Ενώ τα σωματίδια στο Καθιερωμένο Μοντέλο αλλάζουν συνεχώς το ένα στο άλλο μέσω διαφόρων αντιδράσεων και διεργασιών, το φωτόνιο – ο φορέας φωτός χωρίς μάζα – δεν μπορεί κανονικά να μεταβληθεί σε άλλα σωματίδια. Αλλά αν οι συνθήκες είναι ακριβώς οι κατάλληλες, είναι δυνατό – για παράδειγμα, όταν ένα φωτόνιο αλληλεπιδρά με ένα βαρύ άτομο, μπορεί να διασπαστεί αυθόρμητα για να γίνει ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο, τα οποία είναι και τα δύο σωματίδια με μάζα.

Με βάση αυτή την παραδοχή η ερευνητική ομάδα προσπάθησε να απαντήσει στο αν η ίδια η βαρύτητα θα μπορούσε να μετατραπεί σε άλλα σωματίδια. Συνήθως σκεφτόμαστε τη βαρύτητα μέσω του φακού της γενικής σχετικότητας, όπου οι κάμψεις και οι παραμορφώσεις στο χωροχρόνο επηρεάζουν την κίνηση των σωματιδίων. Σε αυτή την εικόνα, θα ήταν πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς η βαρύτητα θα μπορούσε να δημιουργήσει σωματίδια. Αλλά μπορούμε επίσης να δούμε τη βαρύτητα μέσω ενός κβαντικού φακού, απεικονίζοντας τη βαρυτική δύναμη όπως μεταφέρεται από αμέτρητα αόρατα σωματίδια που ονομάζονται γκραβιτόνια. Ενώ η εικόνα μας για την κβαντική βαρύτητα απέχει πολύ από το να είναι ολοκληρωμένη, γνωρίζουμε ότι αυτά τα γκραβιτόνια θα συμπεριφέρονται όπως κάθε άλλο θεμελιώδες σωματίδιο, συμπεριλαμβανομένου του δυνητικού μετασχηματισμού.

Για να δοκιμάσουν αυτή την ιδέα, οι ερευνητές μελέτησαν τις συνθήκες του Σύμπαντος αμέσως μετά τη γέννηση του. Όταν ο κόσμος μας ήταν πολύ νέος, ήταν επίσης μικρός, ζεστός και πυκνός. Σε αυτόν τον νεανικό κόσμο, όλες οι μορφές ύλης και ενέργειας αυξήθηκαν σε ασύλληπτες κλίμακες, πολύ μεγαλύτερες από ό,τι μπορούν να επιτύχουν ακόμη και οι πιο ισχυροί επιταχυντές σωματιδίων μας.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι σε αυτή τη διάταξη, τα βαρυτικά κύματα – κυματισμοί στο «ύφασμα» του χωροχρόνου που δημιουργούνται από συγκρούσεις μεταξύ των πιο ογκωδών κοσμικών αντικειμένων – παίζουν σημαντικό ρόλο. Κανονικά, τα βαρυτικά κύματα είναι εξαιρετικά αδύναμα, ικανά να ωθήσουν ένα άτομο σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από το πλάτος του πυρήνα του. Αλλά στο πρώιμο Σύμπαν, τα κύματα θα μπορούσαν να ήταν πολύ ισχυρότερα, και αυτό θα μπορούσε να έχει επηρεάσει σοβαρά οτιδήποτε άλλο.

Τα πρώιμα βαρυτικά κύματα θα κινούνταν μπρος-πίσω σε μια διαδικασία που θα ενίσχυαν τον εαυτό τους. Οτιδήποτε άλλο στο Σύμπαν θα είχε παγιδευτεί στην ώθηση και την έλξη των κυμάτων, οδηγώντας σε ένα φαινόμενο συντονισμού. Όπως ένα παιδί που κινεί τα πόδια του όταν πρέπει για να κάνει κούνια, τα βαρυτικά κύματα θα είχαν λειτουργήσει ως ένα είδος αντλίας, οδηγώντας την ύλη σε συμπαγείς μάζες ξανά και ξανά.

Τα βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν επίσης να επηρεάσουν το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Επειδή τα κύματα είναι κυματισμοί στον ίδιο τον χωροχρόνο, δεν περιορίζονται σε αλληλεπιδράσεις με τεράστια αντικείμενα. Καθώς τα κύματα συνεχίζουν να βρίσκονται σε διαδικασία άντλησης, μπορούν να οδηγήσουν την ακτινοβολία στο Σύμπαν σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, προκαλώντας την αυθόρμητη εμφάνιση φωτονίων. Με απλά λόγια η ίδια η βαρύτητα δημιουργεί φως.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η διαδικασία είναι μάλλον αναποτελεσματική. Το πρώιμο Σύμπαν διαστέλλονταν επίσης, επομένως τα τυπικά μοτίβα των βαρυτικών κυμάτων δεν θα είχαν διαρκέσει πολύ. Ωστόσο, η ομάδα διαπίστωσε ότι εάν το πρώιμο Σύμπαν περιείχε αρκετή ύλη ώστε να μειωθεί η ταχύτητα του φωτός (με τον ίδιο τρόπο που το φως ταξιδεύει πιο αργά μέσω ενός μέσου όπως ο αέρας ή το νερό), τα κύματα θα μπορούσαν να είχαν κολλήσει αρκετά για να δημιουργήσουν τεράστιες ποσότητες επιπλέον φωτονίων.

Οι φυσικοί δεν κατανοούν ακόμη πλήρως την περίπλοκη, μπερδεμένη φυσική του πρώιμου Σύμπαντος, η οποία ήταν ικανή να επιτύχει κατορθώματα που δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ από τότε. Αυτή η νέα έρευνα προσθέτει ένα κομμάτι στο παζλ της εξέλιξης του Σύμπαντος και πιο συγκεκριμένα την ικανότητα της βαρύτητας να δημιουργεί φως. Αυτή η ακτινοβολία πιθανότατα θα συνεχίσει να επηρεάζει τον σχηματισμό της ύλης και την εξέλιξη του Σύμπαντος, οπότε η επεξεργασία των πλήρους συνεπειών αυτής της εκπληκτικής διαδικασίας θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες επαναστάσεις στην κατανόησή μας για τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/1461980/mporei-i-varytita-na-metatrepetai-se-fos/