O nouă ipoteză ce contestă teoria relativităţii a lui Einstein ar putea fi testată în curând
Viteza luminii în vid este o constantă fizică fundamentală și în conformitate cu teoria relativității generale, gravitația se propagă cu viteza luminii în vid.
Cu toate acestea, un nou studiu sugerează că viteza radiației electromagnetice în Universul timpuriu ar fi fost mai mare decât viteza gravitaţiei, iar această nouă ipoteză ar putea rezolva una dintre cele mai mari probleme din fizică. Mai mult, spre deosebire de alte ipoteze, aceasta poate fi testată, astfel încât ar trebui ca în anii următori să putem afla dacă ea este adevărată sau nu.
Propagarea gravitației și a radiației electromagnetice în Universul timpuriu. Credit: Festa/Shutterstock.com
Problema orizontului din cosmologie se referă la enigma echilibrului termic din Univers sau, altfel spus, cum a devenit uniformă temperatura în Univers cu mult timp înainte ca fotonii radiației electromagnetice să ajungă în toate colțurile Universului.
Dacă viteza luminii în vid este într-adevăr constantă, și aşa a fost întotdeauna, atunci cum s-a încălzit Universul atât de repede după Big Bang?
O soluţie la problema orizontului ar putea fi inflația cosmică. Această ipoteză sugerează că imediat după Big Bang, în perioada inflaţionistă, Universul s-a dilatat cu o viteză mai mare decât cea a luminii și că temperatura din Univers s-ar fi uniformizat atunci când acesta era mic.
Inflaţia cosmică ar putea explica problema orizontului, adică de ce regiuni diferite ale Universului sunt atât de asemănătoare în ceea ce privește radiația cosmică de fond, doar că nimeni nu știe care sunt cauzele care au declanșat și au oprit inflația cosmică și, de asemenea, nu există nicio modalitate de a testa această teorie.
O ipoteză alternativă a fost propusă recent de fizicienii Niayesh Ashfordi de la Perimeter Institute din Canada și João Magueijo de la Imperial College din Londra. Această nouă ipoteză sugerează că în primele zile ale Universului viteza radiației electromagnetice și viteza gravitației au fost diferite.
„Dacă după Big Bang fotonii s-au deplasat mai repede decât gravitația, atunci aceştia ar fi ajuns suficient de departe şi echilibrul termic în Univers s-ar fi atins mult mai repede”, au declarat cercetătorii.
Deocamdată, aceasta este doar o ipoteză, dar cu adevărat interesant este faptul că ea poate fi testată.
Dacă ipoteza este adevărată, atunci înseamnă că trebuie să existe o anumită semnătură caracteristică în radiația cosmică de fond, radiația rămasă în urma Big-Bangului pe care o putem detecta şi studia în prezent.
Cercetătorii au calculat că o anumită mărime, denumită indicele spectral, care descrie undele gravitaționale primordiale din Univers, ar avea valoarea de 0,96479, dacă ipoteza lor este corectă.
Interesant, pe baza datelor obţinute de satelitul Planck, care analizează radiaţia cosmică de fond, s-a obţinut o valoare pentru indicele spectral de 0,968. Aceasta este apropiată de valoarea care rezultă pe baza ipotezei că viteza radiației electromagnetice și viteza gravitației au fost diferite în Universul timpuriu.
Sunt necesare date suplimentare de la satelitul Planck pentru a se verifica dacă într-adevăr aceste valori coincid, dar dacă se confirmă că ele se potrivesc atunci această constatare ar putea avea implicaţii uriaşe în fizică.
Unificarea celor două teorii de bază din fizica modernă, mecanica cuantică şi teoria relativităţii generale, într-o teorie a gravitației cuantice reprezintă un deziderat urmărit cu disperare de fizicieni. Dacă există o concordanţă între teoria de faţă și datele observaționale privind radiația cosmică de fond, atunci s-ar putea să ne apropiem de îndeplinirea acestui obiectiv.
Sursă: Science Alert