GRAVITACIJA SE MOŽE PRETVORITI U SVJETLOST!? Fizičari su 'zavirili' u vrlo rani svemir i došli do nevjerojatnog zaključka

Autor: Zlatko Govedić Srijeda, 19. travnja 2023. u 17:22

Gravitacija se može pretvoriti u svjetlost, ali samo ako se prostorvrijeme ponaša na pravi način, zaključak je istraživački tim teorijskih fizičara.

U normalnim okolnostima ne možete dobiti nešto ni iz čega. Konkretno, Standardni model fizike čestice, vladajuća teorija koja objašnjava subatomski zoološki vrt čestice, obično zabranjuje transformaciju čestice bez mase u masivne. Dok se čestice u Standardnom modelu neprestano mijenjaju jedna u drugu kroz različite reakcije i procese, foton – bezmašeni prijenosnik svjetlosti – normalno se ne može pretvoriti u druge čestice. Ali ako su uvjeti pravi, moguće je. Na primjer, kada foton stupi u interakciju s teškim atomom, može se spontano disocirati i postati elektron i pozitron, a oba su masivne čestice.

Tim fizičara pitao se može li se sama gravitacija transformirati u druge čestice.

Mladi kozmos

O gravitaciji obično razmišljamo kroz prizmu opće teorije relativnosti, gdje zavoji i iskrivljenja u prostoru utječu na kretanje čestica. Na toj bi slici bilo vrlo teško zamisliti kako gravitacija može stvoriti čestice. No gravitaciju ne možemo promatrati i kroz kvantnu prizmu, oslikavajući gravitacijsku silu kojoj nose bezbrojne nevidljive čestice koje se nazivaju gravitoni. Dok je naša slika kvantne gravitacije daleko od potpune, znamo da bi se ti gravitoni ponašali kao bilo koja druga temeljna čestica, uključujući potencijalnu transformaciju.

Kako bi testirali tu ideju, istraživači su proučavali uvjete ekstremno ranog svemira. Kada je naš svemir bio vrlo mlad, bio je i mal, vruć i gust. U tom mladom kozmosu, svi oblici materije i energije bili su podignuti do nezamislivih razmjera, daleko većih nego što su čak i naši najmoćniji sudarivači čestica sposobni postići.

Istraživači su otkrili da u toj postavci gravitacijski valovi – valovi u tkivu prostora generirani sudarima najmasivnijih kozmičkih objekata – igraju važnu ulogu. Obično su gravitacijski valovi iznimno slabi i sposobni su gurnuti atom na udaljenost manju od širine njegove vlastite jezgre. No u ranom svemiru, valovi su mogli biti puno jači, a to je moglo ozbiljno utjecati na sve ostalo.

Ti rani valovi zapljuskivali bi naprijed-natrag, pojačavajući se. Bilo što drugo u svemiru bilo bi zahvaćeno tlakom i privlačenjem valova, što bi dovelo do efekta rezonancije. Gravitacijski valovi djeluju kao pumpa, tjerajući tvar u tijesne nakupine iznova i iznova.

Spontana pojava fotona

Gravitacijski valovi također mogu utjecati na elektromagnetsko polje. Budući da su valovi u samom prostoruvremenu, oni se ne ograničavaju na interakcije s masivnim objektima. Kako se valovi nastavljaju širiti, mogu dovesti do zračenja u svemiru do ekstremno visoke energije, uzrokujući spontanu pojavu fotona: gravitaciju koja stvara samu svjetlost.

Istraživači su otkrili da je taj proces prilično neučinkovit. Rani svemir također se širio, tako da standardni obrasci gravitacijskih valova ne bi dugo trajali. Međutim, otkrio je da ako je rani svemir sadržavao dovoljno materije da je brzina svjetlosti smanjena (na isti način na koji svjetlost putuje sporije kroz medij kao što je zrak ili voda), valovi su se mogli zadržati dovoljno dugo da zaista pokrenu materiju, stvarajući “poplave dodatnih fotona”.

Fizičari još ne razumiju u potpunosti kompliciranu, zamršenu fiziku ranog svemira, koji je bio sposoban postići podvige koji od tada nisu zabilježeni. Ovo novo istraživanje dodaje još jednu nit bogatoj tapiseriji: sposobnost gravitacije da stvara svjetlost.

To bi zračenje vjerojatno nastavilo utjecati na formiranje materije i evoluciju svemira, pa bi razrada potpunih implikacija ovog iznenađujućeg procesa mogla dovesti do novih revolucija u našem razumijevanju najranijih trenutaka svemira.