Kui valge valgus läbib prismat, näitab vikerkaar teises otsas rikkalikku värvipaletti. Varssavi ülikooli füüsikateaduskonna teoreetikud on näidanud, et Universumi mis tahes gravitatsiooniteooriat kasutavatel mudelitel peaks olema ka omamoodi "vikerkaar", mis koosneb aegruumi erinevatest versioonidest. See mehhanism ennustab, et ühe ja ühise aegruumi asemel peaksid erineva energiaga osakesed kogema selle veidi muudetud versioone.
Tõenäoliselt oleme kõik katset näinud: kui valge valgus läbib prisma, laguneb see vikerkaareks. Selle põhjuseks on asjaolu, et valge valgus on erinevate energiate footonite segu ja mida suurem on footoni energia, seda rohkem see prisma kõrvale paiskub. Seega võime öelda, et vikerkaar tekib seetõttu, et erineva energiaga footonid tajuvad sama prisma kui erinevate omadustega. Aastaid on teadlased kahtlustanud, et kvantuniversumi mudelites erineva energiaga osakesed tajuvad sisuliselt aegruumi erinevaid struktuure.
Varssavi füüsikud kasutasid kosmoloogilist mudelit, mis sisaldas ainult kahte komponenti: raskusjõud ja ühte tüüpi aine. Üldrelatiivsusteooria raames kirjeldavad gravitatsioonivälja aegruumi deformatsioonid, ainet aga skalaarväli (lihtsaim väljatüüp, kus igale ruumipunktile on omane ainult üks väärtus).
„Tänapäeval on palju konkureerivaid kvantgravitatsiooni teooriaid. Seetõttu sõnastasime oma mudeli kõige üldisemalt, nii et seda saaks rakendada mis tahes neist. Mõni võib soovitada ühte gravitatsioonivälja tüüpi - mis praktikas tähendab aegruumi -, mida soovitab üks kvantteooria, teine võib soovitada teist. Mõned mudeli matemaatilised operaatorid muutuvad, kuid mitte nendes esinevate nähtuste olemust,”ütleb Varssavi ülikooli kraadiõppur Andrea Dapor.
“See tulemus on hämmastav. Alustame kvantgeomeetria hägusast maailmast, kus on isegi raske öelda, mis on aeg ja mis on ruum, kuid meie kosmoloogilises mudelis esinevad nähtused näivad esinevat tavalises aegruumis,”ütleb teine kraadiõppur Mehdi Assaniussi.
Asi läks veelgi huvitavamaks, kui füüsikud vaatasid skalaarse välja ergastusi, mida tõlgendati osakestena. Arvutused on näidanud, et selles mudelis mõjutavad energia poolest erinevad osakesed kvantruum-aega erinevalt - nii nagu erineva energiaga footonid suhtlevad prisma erinevalt. See tähendab, et isegi klassikalise aegruumi efektiivset struktuuri tajuvad üksikud osakesed erinevalt, sõltuvalt nende energiast.
Tavalise vikerkaare välimust saab kirjeldada murdumisnäitaja järgi, mille suurus sõltub valguse lainepikkusest. Sarnase aegruumi vikerkaare korral pakutakse välja sarnane seos: beetafunktsioon - mõõdetakse klassikalise aegruumi tajumise erinevuse määra erinevate osakeste poolt. See funktsioon peegeldab kvantruumiaja mitteklassikalisuse astet: klassikalisele lähedastes tingimustes kaldub see nulli, tõeliselt kvanttingimustes aga ühtsusesse. Nüüd on Universum klassikalises laadis, nii et beeta väärtus on nullilähedane, füüsikute hinnangul ei ületa see 0,01. Beetafunktsiooni nii väike väärtus tähendab, et aegruumiline vikerkaar on praegu väga kitsas ja seda ei saa katseliselt tuvastada.
Varssavi ülikooli teoreetiliste füüsikute uuring, mida finantseeriti Poola riikliku teaduskeskuse toetuste abil, viis teise huvitava järelduseni. Ruumiaja vikerkaar on kvantgravitatsiooni tulemus. Füüsikud nõustuvad üldjoontes, et sellise plaani mõju on nähtav ainult hiiglaslikel energiatel, mis on Plancki energia lähedal, miljoneid või miljardeid kordi kõrgemad kui osakeste energia, millele suur hadroni põrkekeha nüüd kiireneb. Beetafunktsiooni väärtus sõltub aga ajast ja Suure Paugu lähedastel hetkedel võib see olla palju suurem. Kui beeta läheneb nullile, suureneb aegruumi vikerkaar märkimisväärselt. Selle tulemusena võib sellistes tingimustes kvantgravitatsiooni vikerkaarefekti täheldada isegi sadade kordade madalamate osakeste energia korral,kui prootonite energia kaasaegses LHC-s.
Reklaamvideo:
