Γιατί το πρώιμο σύμπαν δεν είχε φορτία

Οι περισσότεροι από μας βρίσκουν εντελώς απίθανο να ζούμε χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά στο πρώιμο σύμπαν τα ηλεκτρικά φορτία ήταν σχεδόν ανύπαρκτα. Αποδεικνύεται ότι το ηλεκτρικό φορτίο των θεμελιωδών σωματιδίων θα μπορούσαν να ήταν κοντά στο μηδέν, λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά το Big Bang. Κι αυτό λόγω της επενέργειας της βαρύτητας – μια ανακάλυψη που, αν επιβεβαιωθεί, θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για μια ενοποιημένη περιγραφή της φυσικής πραγματικότητας.

Το καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής κάνει μια σπουδαία δουλειά για τα θεμελιώδη σωματίδια της φύσης και τις τρεις από τις τέσσερις δυνάμεις που ενεργούν πάνω τους – την ασθενή, την ισχυρή πυρηνική δύναμη όπως και την ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Δυστυχώς, κανείς δεν ξέρει πώς να χωρέσει την βαρύτητα μέσα σε αυτό στο μοντέλο.

Το 2004, οι Frank Wilczek, David Gross και David Politzer κέρδισαν το Νόμπελ Φυσικής γιατί έδειξαν ότι τα σωματίδια που δρουν με την ισχυρή δύναμη θα την εξασθενούν καθώς πλησιάζουν πάρα πολύ κοντά. Στην κβαντομηχανική, οι μικρές αποστάσεις συνδέονται με υψηλές ενέργειες, καθώς μόνο τα ενεργητικά φωτόνια με πολύ μικρά μήκη κύματος μπορεί να ανιχνευτούν σε αυτές τις κλίμακες. Αυτό σημαίνει ότι στις πολύ μεγάλες ενέργειες που υπήρχαν στο πρώιμο σύμπαν, η ισχυρή δύναμη θα ήταν πολύ λιγότερο σημαντική από ό,τι τώρα. Το αποτέλεσμα βοήθησε να δειχθεί ότι η ισχύς των ισχυρών, ασθενών και ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων ήταν σχεδόν ίδιες στο πρώιμο σύμπαν, αν και σήμερα η ισχυρή δύναμη είναι πολύ ισχυρότερη από τις άλλες δύο.

Το 2006, οι Wilczek και Sean Robinson, από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης και οι δύο, έδειξαν ότι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη επίσης εξασθενεί σε υψηλότερες ενέργειες, αλλά μόνο με την παρουσία της βαρύτητας, η οποία είναι ‘παραμελημένη’ στο καθιερωμένο μοντέλο. Άλλοι όμως διέγνωσαν κενά στους υπολογισμούς τους, και έτσι η ιδέα τους παρέμεινε αμφιλεγόμενη. «Προσπαθήσαμε να το κάνουμε χωρίς να περάσουμε από ένα βαρύ μαθηματικά φορμαλισμό», λέει ο Wilczek.

Τώρα, ο David Toms του Πανεπιστημίου του Newcastle έχει ξανακάνει τους υπολογισμούς με μεγαλύτερη αποφασιστικότητα και έχει καταλήξει στα ίδια συμπεράσματα. Παρουσία της βαρύτητας, το ηλεκτρικό φορτίο – ένα βαρόμετρο για την ισχύ της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης – τείνει να γίνει μηδέν καθώς οι ενέργειας ανεβαίνουν (Nature). “Όταν δεν υπάρχει βαρύτητα, το ηλεκτρικό φορτίο μεγαλώνει [σε υψηλότερες ενέργειες]," λέει ο Toms. "Η βαρύτητα λοιπόν αλλάζει την εικόνα."

“Η ανακάλυψη θα μπορούσε να έχει συνέπειες στις προσπάθειες για την ενοποίηση και των τεσσάρων δυνάμεων μέσα σε ένα θεωρητικό πλαίσιο. Η προσπάθεια αυτή είναι ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση”, υποστηρίζει ο Wilczek.

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN θα μπορούσε να προσφέρει μια πειραματική επιβεβαίωση της ιδέας αυτής, αλλά μόνο αν το σύμπαν έχει έξτρα αθέατες διαστάσεις, όπως δείχνουν ορισμένες θεωρίες. Στον συνήθη χώρο του χωροχρόνου των τεσσάρων διαστάσεων, ωστόσο, το ηλεκτρικό φορτίο θα πλησιάζει στο μηδέν μόνο σε ενέργειες πέρα από τις δυνατότητες του πειράματος.

Πηγή: NewScientist

Δημοσίευση: Μαρτίου 23, 2013