Fotoğraf kredisi: NASA
Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi, NASA'dan bir gökbilimcinin yaptığı araştırmalar sayesinde bu hafta yeni bir onay aldı. Bilim adamları, uzak bir gama ışını patlamaları tarafından yayılan gama ışınlarının toplam enerjisini ölçtüler ve Dünya'ya giderken parçacıklar ile Einstein'ın tahminleriyle tam olarak eşleşecek şekilde etkileşime girdiklerini buldular.
Bilim adamları, Albert Einstein’ın ışık hızının sürekliliği ilkesinin son derece sıkı bir inceleme altında olduğunu, ekstra boyutları öngören bazı teorileri ve “köpüklü” bir alan dokusunu dışlayan bir bulgu olduğunu söylüyor.
Bulgu, aynı zamanda, ışık gibi bir elektromanyetik enerji biçimi olan en yüksek enerjili gama ışınlarının temel yer ve mekan temelli gözlemlerinin, çok aşağıda bulunan ölçeklerde zamanın, maddenin, enerjinin ve uzayın doğası hakkında bilgi sağlayabileceğini göstermektedir. atomaltı düzeyi - az sayıda bilim insanının mümkün olduğunu düşündüğü bir şey.
NASA’nın Greenbelt'teki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Dr. Floyd Stecker, Astroparticle Physics’in yakın tarihli bir sayısında bu bulguların sonuçlarını tartışıyor. Çalışmaları kısmen Boston Üniversitesi'nden Nobel ödüllü Sheldon Glashow ile daha önceki bir işbirliğine dayanıyor.
Stecker, “Einstein'ın yaklaşık bir asır önce kalem ve kâğıtla neyin çalıştığı bilimsel incelemeye devam ediyor” dedi. “Kozmik gama ışınlarının yüksek enerjili gözlemleri, ekstra boyutlar ve kuantum yerçekimi kavramını dışlamaz, ancak bilim adamlarının bu tür fenomenleri bulma konusunda nasıl katı kısıtlamalar koyarlar.”
Einstein, uzay ve zamanın aslında uzay-zaman adı verilen tek bir varlığın dört boyutlu bir kavram olduğunu ifade etti. Bu onun özel ve genel görelilik kuramlarının temelidir. Örneğin, genel görelilik, yerçekimi kuvvetinin, bir şilte üzerindeki bir bowling topu gibi kütle çarpıtma uzay zamanının bir sonucu olduğunu ortaya koymaktadır.
Genel görelilik büyük bir ölçekte yerçekimi teorisidir, 20. yüzyılın başlarında bağımsız olarak geliştirilen kuantum mekaniği ise atom ve atom altı parçacıkların teorisi olarak çok küçük bir ölçektir. Kuantum mekaniğine dayanan teoriler yerçekimini değil, diğer üç temel kuvveti tanımlar: elektromanyetizma (ışık), güçlü kuvvetler (bağlayıcı atom çekirdeği) ve zayıf kuvvetler (radyoaktivitede görülür).
Bilim adamları uzun zamandır bu teorileri doğanın tüm yönlerini tanımlamak için tek bir “her şeyin teorisi” ne dönüştürmeyi umuyorlar. Kuantum yerçekimi veya ip teorisi gibi bu birleştirici teoriler, uzayın ekstra boyutlarının çağrılmasını ve ayrıca Einstein'ın özel görelilik teorisinin ihlallerini içerebilir, örneğin ışık hızı tüm nesneler için ulaşılabilir maksimum hızdır.
Stecker’ın çalışmaları belirsizlik ilkesi ve Lorentz değişmezliği adı verilen kavramları içeriyor. Kuantum mekaniğinden türetilen belirsizlik ilkesi, atom altı düzeyde kuantum dalgalanmaları olarak da adlandırılan sanal parçacıkların var olduğunu ve var olduğunu ima eder. Birçok bilim adamı, uzay zamanının kendisinin, yakından bakıldığında bir köpüğe veya “kuantum köpüğe” benzeyen kuantum dalgalanmalarından oluştuğunu söylüyor. Bazı bilim adamları, uzay boşluğunun kuantum köpüğünün ışığın geçişini yavaşlatabileceğini düşünüyor - tıpkı bir vakumda maksimum hızda, ancak hava veya su yoluyla daha düşük hızlarda seyahat ettiğinde.
Köpük, yüksek enerjili elektromanyetik parçacıkları veya X ışınları ve gama ışınları gibi fotonları, görünür ışık veya radyo dalgalarının düşük enerjili fotonlarından daha yavaşlatacaktır. Farklı enerjilerin fotonları için farklı olan ışık hızında böyle temel bir varyasyon, özel görelilik teorisinin temel ilkesi olan Lorentz değişmezliğini ihlal edecektir. Böyle bir ihlal, bizi birleşme teorileri yolunda göstermemize yardımcı olacak bir ipucu olabilir.
Bilim adamları, galaksinin dışından gelen gama ışınlarını inceleyerek bu Lorentz değişmezlik ihlallerini bulmayı umuyorlar. Örneğin, bir gama ışını patlaması, enerjilerine bağlı olarak, patlamadaki fotonların hızlarındaki farklılıkların ölçülebilir olabileceği kadar uzayın kuantum köpüğü, milyarlarca yıldır bize seyahat ediyor.
Stecker, Lorentz değişmezliğinin ihlal edilmediğini bulmak için eve çok daha yakından baktı. Merkezlerinde Markarian (Mkn) 421 ve Mkn 501 adlı süper kütleli karadelikler ile yaklaşık yarım milyar ışıkyılı uzaklıktaki nispeten yakın iki gökadadan gelen gama ışınlarını analiz etti. Bu kara delikler, doğrudan hedeflenen yoğun gama ışını fotonları üretiyor Dünya. Bu gökadalara blazar denir. (Mkn 421'in bir resmi için Resim 4'e bakın. Resimler 1 - 3, doğrudan Dünya'ya işaret edildiğinde blazar olarak adlandırılan kuasarlara güç veren süper kütleli kara delik kavramlarıdır. Resim 5, bir blazar'un Hubble Uzay Teleskobu fotoğrafıdır.)
Mkn 421 ve Mkn 501'in bazı gama ışınları Evren'de kızılötesi fotonlarla çarpışır. Einstein'ın ünlü formülü E = mc ^ 2'ye göre, enerjileri elektronlar ve pozitif yüklü antimadde-elektronlar (pozitronlar olarak adlandırılır) şeklinde kütleye dönüştürüldüğünden, bu çarpışmalar gama ışınlarının ve kızılötesi fotonların yok olmasına neden olur. Stecker ve Glashow, bu nesnelerin doğrudan gözlemlerinden elde edilen Mkn 421 ve Mkn 501'den en yüksek enerjili gama ışınlarının imha olduğuna dair kanıtların Lorentz değişmezliğinin canlı ve iyi olduğunu ve ihlal edilmediğini açıkça göstermektedir. Lorentz değişmezliği ihlal edilirse, gama ışınları imha edilmeden ekstragalaktik kızılötesi sisin içinden geçerdi.
Bunun nedeni, yok etme işleminin elektronları ve pozitronları oluşturmak için belirli miktarda enerji gerektirmesidir. Bu enerji bütçesi, her ikisi de özel görelilik teorisine göre iyi bilinen ışık hızında hareket ediyorsa, Mkn 501 ve Mkn 421'den gelen en yüksek enerjili gama ışınları için kızılötesi fotonlarla etkileşimde tatmin edilir. Bununla birlikte, özellikle gama ışınları Lorentz değişmezlik ihlali nedeniyle daha yavaş bir hızda hareket ediyor olsaydı, mevcut toplam enerji yetersiz olacak ve imha reaksiyonu “gitmeyecek” olacaktır.
“Bu sonuçların sonuçları,” dedi Stecker “Lorentz değişmezliği ihlal edilirse, böylesine küçük bir seviyede - bin trilyonda bir kısımdan daha az - mevcut teknolojimizin bulma yeteneğinin ötesinde olmasıdır. Bu sonuçlar bize doğru sicim teorisi veya kuantum yerçekimi biçiminin Lorentz değişmezliği ilkesine uyması gerektiğini de söylüyor olabilir. ”
Daha fazla bilgi için, şu adresten çevrimiçi olarak “Yüksek Enerji Gama Işını Gözlemlerini Kullanan Kuantum Yerçekimi ve Büyük Ekstra Boyut Modellerini İhlal Eden Lorentz Değişmezliği Kısıtlamaları” konusuna bakın:
Orijinal Kaynak: NASA Haber Bülteni
