Kad balta gaisma iet caur prizmu, varavīksne otrā galā parāda bagātīgu krāsu paleti. Varšavas universitātes Fizikas fakultātes teorētiķi ir parādījuši, ka Visuma modeļiem, izmantojot jebkuru gravitācijas kvantu teoriju, vajadzētu būt arī sava veida "varavīksnei", kas sastāv no dažādām laiktelpas versijām. Šis mehānisms paredz, ka viena un kopēja kosmosa laika vietā dažādu enerģiju daļiņām vajadzētu piedzīvot nedaudz izmainītas tā versijas.
Mēs visi droši vien esam redzējuši eksperimentu: kad balta gaisma iet caur prizmu, tā sabrūk, veidojot varavīksni. Tas ir tāpēc, ka baltā gaisma ir dažādu enerģiju fotonu sajaukums, un jo augstāka fotonu enerģija, jo vairāk to novērš prizma. Tādējādi mēs varam teikt, ka varavīksne rodas tāpēc, ka dažādu enerģiju fotoni uztver to pašu prizmu kā ar atšķirīgām īpašībām. Daudzus gadus zinātniekiem ir aizdomas, ka dažādu enerģiju daļiņas kvantu Visuma modeļos būtībā izjūt dažādas laika laika struktūras.
Varšavas fiziķi izmantoja kosmoloģisko modeli, kas satur tikai divas sastāvdaļas: gravitāciju un viena veida matēriju. Vispārējās relativitātes teorijas ietvaros gravitācijas lauku raksturo telpas-laika deformācijas, savukārt matēriju attēlo skalārais lauks (vienkāršākais lauka tips, kurā katram telpas punktam piemīt tikai viena vērtība).
“Mūsdienās ir daudz konkurējošu kvantu gravitācijas teoriju. Tāpēc mēs formulējām savu modeli visplašākajā veidā, lai to varētu piemērot jebkuram no tiem. Kāds var pieņemt vienu gravitācijas lauka tipu - kas praktiski nozīmē telpas laiku - ko ierosina viena kvantu teorija, cits var ieteikt citu. Daži matemātiskie operatori modelī mainīsies, bet ne tajos notiekošo parādību raksturs,”saka Varšavas universitātes maģistrante Andrea Dapora.
“Šis rezultāts ir pārsteidzošs. Mēs sākam ar izplūdušo kvantu ģeometrijas pasauli, kur pat ir grūti pateikt, kas ir laiks un kas ir telpa, bet mūsu kosmoloģiskajā modelī notiekošās parādības, šķiet, notiek parastajā laiktelpā,”saka cits aspirants Mehdi Asaniussi.
Lietas kļuva vēl interesantākas, kad fiziķi aplūkoja skalārā lauka ierosmes, kas tika interpretētas kā daļiņas. Aprēķini ir parādījuši, ka šajā modelī daļiņas, kas atšķiras enerģijas ziņā, ar kvantu telpas laiku mijiedarbojas citādi - tāpat kā fotoni ar dažādām enerģijām atšķirīgi mijiedarbojas ar prizmu. Tas nozīmē, ka pat klasiskā laiktelpas efektīvo struktūru atsevišķas daļiņas uztver atšķirīgi, atkarībā no to enerģijas.
Parastas varavīksnes izskatu var raksturot ar refrakcijas indeksu, kura lielums ir atkarīgs no gaismas viļņa garuma. Līdzīga laiktelpas varavīksnes gadījumā tiek piedāvāta līdzīga sakarība: beta funkcija, kas mēra atšķirības pakāpi klasisko laiktelpas uztverē dažādās daļiņās. Šī funkcija atspoguļo kvantu laiktelpas neklasiciskuma pakāpi: apstākļos, kas ir tuvu klasiskajam, tā mēdz būt nulle, bet patiesi kvantu apstākļos - uz vienotību. Tagad Visums atrodas klasikai līdzīgā stāvoklī, tāpēc beta vērtība ir tuvu nullei, fiziķi lēš, ka tā nepārsniedz 0,01. Tik maza beta funkcijas vērtība nozīmē, ka kosmosa varavīksne pašlaik ir ļoti šaura un to nevar eksperimentāli noteikt.
Varšavas universitātes teorētisko fiziķu pētījums, ko finansēja Polijas Nacionālā zinātnes centra dotācijas, radīja vēl vienu interesantu secinājumu. Telpas laika varavīksne ir kvantu gravitācijas rezultāts. Fiziķi parasti ir vienisprātis, ka šāda plāna sekas būs redzamas tikai pie gigantiskām enerģijām, kas ir tuvu Plankas enerģijai, miljoniem vai miljardiem reižu lielākai par daļiņu enerģiju, pie kuras tagad paātrinās Lielā hadronu sadursme. Tomēr beta funkcijas vērtība ir atkarīga no laika, un brīžos, kas atrodas tuvu Lielajam sprādzienam, tā varētu būt daudz augstāka. Kad beta versija tuvojas nullei, laika un telpas varavīksne ievērojami palielinās. Rezultātā šādos apstākļos kvantu gravitācijas varavīksnes efektu var novērot pat pie daļiņu enerģijām, kas ir simtiem reižu zemākas,nekā protonu enerģija mūsdienu LHC.
Reklāmas video: