Vaizdo kreditas: NASA
Einsteino bendroji reliatyvumo teorija šią savaitę gavo dar vieną patvirtinimą dėl NASA astronomo tyrimų. Mokslininkai išmatavo bendrą gama spindulių energiją, skleidžiamą tolimojo gama spindulių sprogimo metu, ir nustatė, kad jie sąveikauja su dalelėmis pakeliui į Žemę taip, kad tiksliai atitiktų Einšteino prognozes.
Mokslininkai teigia, kad Alberto Einšteino principas dėl šviesos greičio pastovumo galioja ypač kruopščiai. Šis teiginys atmeta tam tikras teorijas, numatančias papildomus matmenis ir „putojantį“ erdvės audinį.
Išvados taip pat rodo, kad pagrindiniai žemės ir kosmoso stebėjimai, susiję su didžiausios energijos gama spinduliais - tokia elektromagnetinės energijos forma kaip šviesa, gali suteikti informacijos apie patį laiko, materijos, energijos ir erdvės pobūdį labai toli esančiose skalėse. subatominis lygmuo - tai, ką galvojo nedaugelis mokslininkų.
Dr Floydas Steckeris iš NASA Goddardo kosminių skrydžių centro Greenbelt mieste, Md., Aptaria šių išvadų padarinius naujausiame astrodalelių fizikos numeryje. Jo darbas iš dalies grindžiamas ankstesniu bendradarbiavimu su Nobelio premijos laureatu Sheldonu Glashowu iš Bostono universiteto.
„Tai, ką Einšteinas beveik prieš šimtmetį parengė pieštuku ir popieriumi, tebėra mokslinis nagrinėjimas“, - sakė A. Steckeris. „Aukštos energijos kosminių gama spindulių stebėjimai neatmeta papildomų dimensijų galimybės ir kvantinės gravitacijos sampratos, tačiau jie daro tam tikrus griežtus apribojimus, kaip mokslininkai gali ieškoti tokių reiškinių“.
Einšteinas pareiškė, kad erdvė ir laikas iš tikrųjų buvo du vieno subjekto, vadinamo erdvėlaikiu, aspektai, keturių dimensijų koncepcija. Tai yra jo specialiojo ir bendrojo reliatyvumo teorijų pagrindas. Pavyzdžiui, bendras reliatyvumas teigia, kad sunkio jėga yra masės iškraipymo erdvės metu rezultatas, pavyzdžiui, boulingo kamuolys ant čiužinio.
Bendrasis reliatyvumas yra gravitacijos teorija dideliu mastu, o kvantinė mechanika, savarankiškai sukurta XX amžiaus pradžioje, yra atomo ir subatominių dalelių teorija labai mažu mastu. Kvantine mechanika pagrįstos teorijos neapibūdina gravitacijos, o greičiau kitos trys pagrindinės jėgos: elektromagnetizmas (šviesa), stipriosios jėgos (rišančios atominius branduolius) ir silpnos jėgos (matomos radioaktyvumo srityje).
Mokslininkai ilgai tikėjosi sujungti šias teorijas į vieną „visko teoriją“ ir apibūdinti visus gamtos aspektus. Šios vienijančios teorijos, tokios kaip kvantinė gravitacija ar stygų teorija, gali sukelti papildomų erdvės matmenų iškvietimą ir Einsteino specialiosios reliatyvumo teorijos pažeidimus, tokius kaip šviesos greitis yra didžiausias pasiekiamas visų objektų greitis.
Steckerio darbai apima sąvokas, vadinamas neapibrėžtumo principu ir Lorentzo invariancija. Neapibrėžtumo principas, kilęs iš kvantinės mechanikos, reiškia, kad subatominiame lygmenyje virtualios dalelės, dar vadinamos kvantiniais svyravimais, iškyla ir išnyksta. Daugelis mokslininkų teigia, kad pats erdvėlaikis yra sudarytas iš kvantinių svyravimų, kurie, žiūrint iš arti, primena putą arba „kvantines putas“. Kai kurie mokslininkai mano, kad erdvėlaikio kvantinės putos gali sulėtinti šviesos praleidimą - tiek, kiek šviesa didžiausiu greičiu juda vakuume, bet mažesniu greičiu - oru ar vandeniu.
Putplastis sulėtins didesnės energijos elektromagnetines daleles, arba fotonus, tokius kaip rentgeno ir gama spinduliai, daugiau nei matomos šviesos ar radijo bangų mažesnės energijos fotonus. Toks esminis šviesos greičio kitimas, skirtingas skirtingų energijų fotonams, pažeistų Lorenco invarianciją, pagrindinį specialiosios reliatyvumo teorijos principą. Toks pažeidimas galėtų būti užuomina, kuri padėtų mums nukreipti į suvienijimo teorijas.
Tyrinėdami gama spindulius, sklindančius iš toli už galaktikos ribų, mokslininkai tikėjosi sužinoti tokius Lorentzo invariancijos pažeidimus. Pvz., Gama spinduliuotės sprogimas yra tokiu dideliu atstumu, kad fotonų sprogimo greičio skirtumai, atsižvelgiant į jų energiją, gali būti išmatuojami - nes kosminės kvantinės putos gali veikti lėtai šviesai, kuri buvo keliauja pas mus milijardus metų.
Steckeris pasižiūrėjo daug arčiau namų, kad sužinotų, kad Lorentzo invazija nepažeidžiama. Jis išanalizavo gama spindulius iš dviejų gana arti esančių galaktikų, nutolusių maždaug už pusė milijardo šviesmečių, su supermasyviomis juodosiomis skylėmis jų centruose, pavadintose Markarian (Mkn) 421 ir Mkn 501. Šios juodosios skylės sukuria intensyvius gama spindulių fotonų pluoštus, nukreiptus tiesiai į žemė. Tokios galaktikos vadinamos blazarais. (Mkn 421 paveikslėlį žiūrėkite 4 paveiksle. 1 - 3 vaizdai yra dailininko suprantamos supermasyvios juodosios skylės, galinčios generuoti kvazarus, kurie, nukreipti tiesiai į Žemę, vadinami blazarais. 5 nuotrauka yra Hablo kosminio teleskopo nuotrauka, kurioje vaizduojamas blezaris.)
Kai kurie gama spinduliai iš Mkn 421 ir Mkn 501 susiduria su infraraudonaisiais fotonais Visatoje. Dėl šių susidūrimų sunaikinami gama spinduliai ir infraraudonieji fotonai, nes jų energija paverčiama mase elektronų ir teigiamai įkrautų antimaterijos elektronų (vadinamų pozitronų) pavidalu pagal garsiąją Einšteino formulę E = mc ^ 2. Steckeris ir Glashow'as pabrėžė, kad įrodymai apie didžiausios energijos gama spindulių iš Mkn 421 ir Mkn 501 sunaikinimą, gauti tiesiogiai stebint šiuos objektus, aiškiai parodo, kad Lorentzo invazija yra gyva, gera ir nepažeidžiama. Jei Lorentzo invariancija būtų pažeista, gama spinduliai praeitų tiesiai pro ekstragalaktinį infraraudonųjų spindulių rūką, nesunaikinami.
Taip yra todėl, kad norint sunaikinti elektronus ir pozitronus, sunaikinti reikia tam tikro energijos. Šis energijos biudžetas tenkina didžiausios energijos gama spindulius iš Mkn 501 ir Mkn 421, kai jie sąveikauja su infraraudonųjų spindulių fotonais, jei abu juda gerai žinomu šviesos greičiu pagal specialiąją reliatyvumo teoriją. Tačiau jei dėl Lorentzo invariancijos pažeidimo ypač gama spinduliai judėtų lėčiau, visa turima energija būtų nepakankama, o sunaikinimo reakcija būtų „niekuo dėta“.
„Šių rezultatų reikšmė“, - teigė Steckeris, - jei pažeidžiama Lorentzo invariancija, tai yra toks mažas lygis - mažiau nei viena dalis iš tūkstančio trilijonų - tai yra daugiau nei mūsų dabartinės technologijos galimybės rasti. Šie rezultatai mums taip pat gali pasakyti, kad teisinga stygų teorijos forma arba kvantinė gravitacija turi atitikti Lorentzo invariancijos principą “.
Norėdami gauti daugiau informacijos, skaitykite „Lorentz invariancijos, ribojančios kvantinę gravitaciją, ir didelių papildomų matmenų modelių, kuriuose naudojami didelės energijos gama spindulių stebėjimai, apribojimai“ internete:
Originalus šaltinis: NASA naujienų leidinys
