Гравітацыя можа ператварацца ў свет

У нармальных умовах вы не можаце атрымаць нешта з нічога. У прыватнасці, Стандартная мадэль фізікі элементарных часціц, пануючая тэорыя, якая тлумачыць субатамны заапарк часціц, звычайна забараняе ператварэнне безмасавых часціц у масавыя. У той час як часціцы ў Стандартнай мадэлі ўвесь час ператвараюцца сябар у сябра пасродкам розных рэакцый і працэсаў, фатон — безмасавы носьбіт святла — не можа звычайна ператварацца ў іншыя часціцы. Але калі ўмовы прыдатныя, гэта магчыма — напрыклад, калі фатон ўзаемадзейнічае з цяжкім атамам, ён можа спантанна падзяліцца і стаць электронам і пазітронам, якія з'яўляюцца масіўнымі часціцамі, паведамляе Live Science.

Маючы ў руках гэты добра вядомы прыклад, група фізікаў-тэарэтыкаў у артыкуле, апублікаваным 28 сакавіка ў базе дадзеных прэпрынтаў arXiv, задалася пытаннем, ці можа сама гравітацыя трансфармавацца ў іншыя часціцы. Звычайна мы думаем аб гравітацыі праз прызму агульнай тэорыі адноснасці, паводле якой выгібы і скрыўленні прасторы-часу ўплываюць на рух часціц. На гэтым малюнку было б вельмі складана ўявіць, як гравітацыя можа ствараць часціцы. Але мы таксама можам разглядаць гравітацыю праз квантавую лінзу, уяўляючы гравітацыйную сілу, якая пераносіцца незлічонымі нябачнымі часціцамі, званымі гравітонамі. Хоць наша карціна квантавай гравітацыі далёкая ад завяршэння, мы ведаем, што гэтыя гравітоны будуць паводзіць сябе як любыя іншыя фундаментальныя часціцы, у тым ліку патэнцыйна трансфармуецца.

Каб праверыць гэтую ідэю, даследнікі вывучылі ўмовы вельмі ранняга Сусвету. Калі наш космас быў вельмі малады, ён таксама быў маленькім, гарачым і шчыльным. У гэтым маладым космасе ўсе формы матэрыі і энергіі былі павялічаны да няўяўных маштабаў, нашмат большых, чым здольныя дасягнуць нават нашы самыя магутныя калайдэры часціц.

Даследнікі выявілі, што ў гэтай усталёўцы важную ролю гуляюць гравітацыйныя хвалі — рабізна ў тканіны прасторы-часу, спароджаная сутыкненнямі паміж самымі масіўнымі касмічнымі аб'ектамі. Звычайна гравітацыйныя хвалі надзвычай слабыя і здольныя падштурхнуць атам на адлегласць, меншую, чым шырыня яго ўласнага ядра. Але ў раннім Сусвеце хвалі маглі быць нашмат мацней, і гэта магло сур'ёзна паўплываць на ўсё астатняе.

Гэтыя раннія хвалі плёскаліся б туды-сюды, узмацняючы сябе. Усё астатняе ў Сусвеце было б захоплена штуршком і прыцягненнем хваляў, што прывяло б да эфекту рэзанансу. Падобна таму, як дзіця пампуе нагамі ў патрэбны момант, каб разгойдвацца ўсё вышэй і вышэй, гравітацыйныя хвалі дзейнічалі б як помпа, зноў і зноў збіваючы матэрыю ў шчыльныя камякі.

Гравітацыйныя хвалі таксама могуць уплываць на электрамагнітнае поле. Паколькі хвалі ўяўляюць сабой рабізна ў самай прасторы-часе, яны не абмяжоўваюцца ўзаемадзеяннем з масіўнымі аб'ектамі. Па меры таго, як хвалі працягваюць напампоўвацца, яны могуць даводзіць выпраменьванне ў Сусвеце да надзвычай высокіх энергій, выклікаючы спантаннае з'яўленне фатонаў: гравітацыя сама па сабе спараджае святло.

Даследнікі выявілі, што ў цэлым гэты працэс даволі неэфектыўны. Ранні Сусвет таксама пашыралася, таму стандартныя мадэлі гравітацыйных хваляў не маглі існаваць доўга. Тым не менш, каманда выявіла, што калі б ранні Сусвет утрымліваў дастаткова матэрыі, каб хуткасць святла была зменшана (гэтак жа, як святло рухаецца павольней у асяроддзі, такі як паветра або вада), хвалі маглі б затрымлівацца дастаткова доўга, каб сапраўды атрымаць рэчы . адбываецца, генеруючы патокі дадатковых фатонаў.

Фізікі яшчэ не да канца разумеюць складаную, заблытаную фізіку ранняга Сусвету, якая была здольная здзяйсняць подзвігі, нябачаныя з тых часоў. Гэта новае даследаванне дадае яшчэ адну нітку да багатага габелена: здольнасць гравітацыі ствараць святло. Меркавана, гэтае выпраменьванне будзе ўплываць на фармаванне матэрыі і эвалюцыю Сусвету, таму высвятленне ўсіх наступстваў гэтага дзіўнага працэсу можа прывесці да новых рэвалюцый у нашым разуменні самых ранніх момантаў космасу.