Gravitačné vlny alebo vlnky v časopriestore prechádzajú Zemou po celú dobu a nesú tajomstvá vesmíru. Ale až pred niekoľkými rokmi sme tieto vlny nedokázali vôbec zistiť a dokonca aj teraz máme len najzákladnejšiu schopnosť detegovať napínanie a stlačenie vesmíru.
Navrhovaný nový lovec gravitačných vĺn, ktorý by zmeral vzájomné pôsobenie častíc svetla a gravitácie, by to mohol zmeniť. V tomto procese by mohla zodpovedať veľké otázky o temnej energii a expanzii vesmíru.
Tri detektory na Zemi, dnes spolu nazývané gravitačné vlnové observatórium laserového interferónu (LIGO) a Panna, fungujú podľa toho istého princípu: Keď sa gravitačná vlna pohybuje po Zemi, slabo sa tiahne a stláča časopriestor. Meraním času, po ktorý laserové svetlo prechádza na veľké vzdialenosti, si detektory všimnú, keď sa zmení veľkosť tohto časopriestoru. Zmeny sú však nepatrné a vyžadujú si detekciu mimoriadne citlivého zariadenia a štatistických metód.
V tomto novom dokumente navrhli traja vedci radikálnu novú metódu: lov gravitačných vĺn hľadaním účinkov priamych interakcií medzi gravitónmi - teoretickými časticami, ktoré nesú gravitačnú silu - a fotónmi, časticami, ktoré tvoria svetlo. Štúdiom týchto fotónov po interakcii s gravitónmi by ste mali byť schopní zrekonštruovať vlastnosti gravitačnej vlny. Podľa Subhashish Banerjee, spoluautora nového papiera a fyzika na indickom technologickom inštitúte v Jodhpur v Indii. Zostavenie takého detektora by bolo oveľa lacnejšie a ľahšie ako súčasné detektory, uviedol Banerjee.
„Meranie fotónov je niečo, čo ľudia veľmi dobre vedia,“ povedal Banerjee pre Live Science. „Je to veľmi dobre preštudované a určite je to menej náročné ako nastavenie typu LIGO.“
Nikto presne nevie, ako by gravitóny a fotóny interagovali, hlavne preto, že gravitóny sú stále úplne teoretické. Nikto nikdy nebol izolovaný. Vedci, ktorí stoja za týmto novým dokumentom, však urobili rad teoretických predpovedí: Keď prúd gravitónov zasiahne prúd fotónov, tieto fotóny by sa mali rozptýliť. A tento rozptyl by vytvoril slabý, predvídateľný vzorec - fyzici vzorov by sa mohli zosilniť a študovať pomocou techník vyvinutých kvantovými fyzikmi, ktorí študujú svetlo.
Prepojenie fyziky malého kvantového sveta s rozsiahlou fyzikou gravitácie a relativity je cieľom vedcov už od čias Alberta Einsteina. Ale aj keď novo navrhovaný prístup k štúdiu gravitačných vĺn by používal kvantové metódy, úplne nezmenil túto malú medzeru na veľké, Banerjee povedal.
„Bol by to však krok týmto smerom,“ dodal.
Prieskum priamych interakcií gravitónov by však mohol vyriešiť niektoré ďalšie hlboké tajomstvá o vesmíre.
Vo svojom článku autori ukázali, že spôsob rozptylu svetla závisí od konkrétnych fyzikálnych vlastností gravitónov. Podľa Einsteinovej teórie všeobecnej relativity sú gravitóny bezmasé a cestujú rýchlosťou svetla. Ale podľa súboru teórií, známych ako „masívna gravitácia“, gravitóny majú hmotnosť a pohybujú sa pomalšie ako rýchlosť svetla. Niektorí vedci sa domnievajú, že tieto myšlienky môžu vyriešiť problémy, ako je temná energia a expanzia vesmíru. Banerjee povedal, že detekcia gravitačných vĺn pomocou rozptylu fotónov by mohla mať vedľajší účinok, keď povedia fyzikom, či je masívna gravitácia správna.
Nikto nevie, ako citlivý by mohol byť fotón-gravitonový detektor tohto druhu bytosť, povedal Banerjee. To by záležalo na konečných konštrukčných vlastnostiach detektora a momentálne nie je žiadny vo výstavbe. Povedal však, že spolu so svojimi dvoma spoluautormi dúfajú, že experimentátori začnú jedného dávať dokopy čoskoro.
