Μια έκρηξη φωτός που εμφανίζεται όταν ένα σωματίδιο υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός που ορίζεται από ένα μέσο θα μπορούσε, σε άλλο πλαίσιο, να σηματοδοτεί ένα είδος κβαντικής αστάθειας που θα μπορούσε να προκαλέσει αυτό που είναι γνωστό ως αποσύνθεση κενού. Αν ποτέ εντοπιστεί στο κενό του διαστήματος, σύμφωνα με τον θεωρητικό φυσικό Ευγένιο Μπαμπίτσεφ του Πανεπιστημίου του Παρισιού-Σακλέ, η απόκοσμη μπλε λάμψη της ακτινοβολίας Τσερένκοφ θα μπορούσε να ερμηνευτεί ως εκδήλωση διαταραχών φαντασμάτων αρνητικής ενέργειας.
Γιατί έχει σημασία; Επειδή η τρέχουσα θεωρία της βαρύτητας είναι ελλιπής και ένα τέτοιο σήμα θα προσέφερε σπάνια εικόνα για το πώς συμπεριφέρεται ο χωροχρόνος σε καθεστώτα όπου οι υπάρχουσες θεωρίες καταρρέουν και ενδεχομένως θα περιόριζε την αναζήτηση καλύτερων μοντέλων.
«Εδώ δείχνουμε ότι μπορεί κανείς να εξετάσει δύο φαινομενικά πολύ διαφορετικά φυσικά φαινόμενα, την ακτινοβολία Τσερένκοφ και την αστάθεια φαντάσματος, από την ίδια οπτική γωνία», γράφει ο Μπαμπίτσεφ στην εργασία του. «Δηλαδή, θα δείξουμε ότι μπορεί κανείς να ερμηνεύσει την ακτινοβολία Τσερένκοφ ως αστάθεια με τη δημιουργία φαντασμάτων που μεταφέρουν αρνητική ενέργεια».
Αστάθεια
Ένα «φάντασμα» στη Φυσική μπορεί να περιγράψει οποιονδήποτε μη φυσικό παράγοντα που προστίθεται σε μια θεωρία σωματιδίων για να την καταστήσει μαθηματικά συνεπή. Αλλά μπορεί επίσης να αναφέρεται σε μια φυσική διαταραχή αρνητικής ενέργειας, διαφορετική από τα μαθηματικά φαντάσματα βαθμίδας, που σηματοδοτεί μια αστάθεια.
Εδώ είναι που μας βοηθάει η αναλογία με το νερό. Σκεφτείτε την επιφάνεια του νερού ως μια γραμμή βάσης, την κατάσταση με τη χαμηλότερη ενέργεια που μπορεί να καταλαμβάνει το νερό. Η δημιουργία κυματισμών κοστίζει ενέργεια, όπως η ρίψη ενός βότσαλου. Συνήθως, η φύση δεν δημιουργεί κυματισμούς χωρίς την προσθήκη ενέργειας για την τροφοδότησή τους.
Υπό ορισμένες συνθήκες, ωστόσο, η θεωρία προβλέπει την εμφάνιση μιας διαταραχής που μεταφέρει αρνητική ενέργεια – ενός φαντάσματος. Αυτό μοιάζει πολύ με κυματισμούς που εμφανίζονται αυθόρμητα, χωρίς την εμφάνιση ενός βότσαλου για να δώσει την ενέργεια που απαιτείται για τη δημιουργία τους.
Δεν πρόκειται για τη δημιουργία ενέργειας από το τίποτα. Αντίθετα, το σύστημα μπορεί να μειώσει τη συνολική του ενέργεια παράγοντας ζεύγη διαταραχών -μία θετική και μία αρνητική- καθιστώντας την αρχική κατάσταση ασταθή.
Εδώ στη Γη, η ακτινοβολία Τσερένκοφ είναι μια ένδειξη ορατού φωτός μιας αστάθειας. Συμβαίνει όταν μια διαταραχή σε ένα μέσο ταξιδεύει ταχύτερα μέσα σε αυτό το μέσο από τις «κυματώσεις» που δημιουργεί – την ελαφριά εκδοχή μιας ηχητικής έκρηξης. Οι κυματισμοί συσσωρεύονται μέχρι να καταλήξουν σε μια έκρηξη. Συνήθως παρατηρείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, όπου τα φορτισμένα σωματίδια ταξιδεύουν μέσα στο νερό πιο γρήγορα απ’ ό,τι μπορεί να κάνει το φως. Ωστόσο, σύμφωνα με τη γνωστή Φυσική, τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από το φως στο κενό, επομένως οι εκρήξεις Τσερένκοφ δεν θα έπρεπε να εμφανίζονται εκεί.
Έκρηξη
Στην εργασία του, ο Μπαμπίτσεφ εξηγεί ότι μια αστάθεια-φάντασμα στον κενό χώρο θα μπορούσε να συμπεριφερθεί πολύ παρόμοια με ένα υπερφωτεινό φορτισμένο σωματίδιο και να παραγάγει μια έκρηξη Τσερένκοφ με τον ίδιο τρόπο. «Όπως έχουμε δείξει, οι κινηματικές των δύο διεργασιών -της ακτινοβολίας Τσερένκοφ και της αστάθειας-φάντασμα ενός συγκεκριμένου τύπου- είναι πράγματι πλήρως ισοδύναμες», λέει.
Αυτό θα άλλαζε τα δεδομένα για την κατανόηση του φυσικού Σύμπαντος. Η ανίχνευση της ακτινοβολίας Τσερένκοφ στο τίποτα θα σήμαινε ότι, τουλάχιστον μερικές φορές, το κοσμικό κενό μπορεί να συμπεριφέρεται σαν ένα μέσο με δομή, όρια και αποθηκευμένη ενέργεια, βοηθώντας στην ενημέρωση ή τον αποκλεισμό ορισμένων από τις προτεινόμενες τροποποιήσεις στις θεωρίες μας για τη βαρύτητα.
Με τη σειρά του, αυτό θα σήμαινε ότι ο ορισμός μας για το κενό είναι λανθασμένος ή ελλιπής, όχι η χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση του Σύμπαντος όπως υποθέτουμε, αναγκάζοντάς μας να επανεξετάσουμε την κατανόησή μας για κάποια αρκετά θεμελιώδη Φυσική. Αυτό δεν θα ήταν εντελώς απροσδόκητο· η ένταση μεταξύ της γενικής σχετικότητας και της κβαντομηχανικής υποδηλώνει ένα κενό στην κατανόησή μας για το φυσικό Σύμπαν εδώ και δεκαετίες.
Η εν λόγω συζήτηση αυτήν τη στιγμή έχει ενταχθεί πλήρως στη σφαίρα της θεωρίας. Η εργασία δεν προσφέρει κανένα πρακτικό μέσο για την αναζήτηση μιας τέτοιας ανίχνευσης. Ωστόσο, μια στέρεη θεωρία είναι ένα καλό πρώτο βήμα και η διερεύνηση των δυνατοτήτων που παρουσιάζει αυτή η ιδέα είναι ένας τρόπος για να καταλάβουμε πώς να την αναζητήσουμε.
«Θα ήταν ενδιαφέρον να μελετήσουμε ένα σενάριο όπου μια τέτοια ασταθής διαμόρφωση στην τροποποιημένη βαρύτητα είναι σχεδόν σταθερή, δηλαδή ο χρόνος αστάθειας είναι πολύ μεγαλύτερος από τις σχετικές φυσικές διεργασίες. Για παράδειγμα, μπορεί κανείς να σκεφτεί μια μαύρη τρύπα με την παρουσία ενός φαντάσματος, αλλά με ρυθμό αστάθειας μικρότερο από τη συχνότητα των σχεδόν κανονικών τρόπων», γράφει ο Μπαμπίτσεφ.
«Μια άλλη κατεύθυνση για μελλοντική μελέτη θα ήταν να εξεταστεί αναλυτικά και αριθμητικά πώς αναπτύσσεται αυτός ο τύπος αστάθειας-φάντασμα για συγκεκριμένες λύσεις σε διάφορες θεωρίες βαρύτητας».
Η εργασία έχει δημοσιευτεί στο Physical Review D.
Πηγή: sciencealert.com
Εφημερίδα Απογευματινή
