KOSMOLOGIJA
Pripremila: M.Jakovljević
Veliki prasak
Prvi prikaz talasa
Talasi koji se nalaze u samom tkanju kosmosa omogućuju da zavirimo dalje u vreme nego što se mislilo da je moguće, otkrivajući šta se događalo u prvim delićima sekunde nakon Velikog praska. Ako se ovo otkriće potvrdi, ti prvobitni talasi imaće ogromne posledice na čitavu nauku. Potvrdiće se ključna predviđanja o tome kako je svemir nastao i kako funkcioniše i daće nam tračak nade za mogućnost povezivanja dve osnovne teorije moderne fizike.
Talasi o kojima je reč zovu se gravitacioni talasi i nastaju kada jedan masivni objekat ubrzava kretanje kroz prostor-vreme. Oni se javljaju u Ajnštajnovoj Teoriji opšteg relativiteta, iako nikad nisu direktno primećeni.
Naučnici koji rade na projektu BICEP2 , koji se odvija u jednoj laboratoriji na Južnom polu, objavili su prvi jasan znak gravitacionih talasa, otkriven na mapama najranije svetlosti, emitovane odmah posle Velikog praska. Ovaj prepoznatljivi kovitlac bio je naglašeniji nego što se očekivalo jer su modeli ukazivali na to da bi gravitacioni talasi iz ranog perioda svemira trebalo da budu izuzetno slabi, možda čak i neprimetni.
Naučnici su proveli tri godine radeći na tome da isključe sva druga objašnjenja, poput prašine u našoj galaksiji, distorzije koju izaziva gravitacija udaljenih galaksija i grešaka u samom teleskopu. U radu koji je objavljen na internetu potvrdili su nivo sigurnosti viši od 5 sigmi. Drugim rečima, šanse da se ovaj signal primeti slučajno su manje od 1 prema 3,5 miliona.
Orijentisanje svetlosnih talasa
Član naučnog tima Klement Prajk, sa Univerziteta Minesota, SAD, ističu da stručnjaci nisu očekivali ovo otkriće. Smatrali su da će pokazati da je signal toliko mali da nema svrhe truditi se oko njega. Ipak, ispostavilo se da je jasan i glasan. Radovi ovog tima naučnika još nisu spremni za objavljivanje u nekom časopisu jer rezultati treba da se potvrde dodatnim eksperimentima. Ipak, fizičari koji su videli njihov rad kažu da su rezultati ubedljivi.
Talasanja u prostor-vremenu
Istraživači koji rade s teleskopom BICEP2 objavili su da su najjasnije do sada zabeležili gravitacione talase, nabore u prostor-vremenu koje predvideo Albert Ajnštajn. Te nabori izazvala je inflacija, period koji je došao odmah nakon Velikog praska, što je pružilo bolji uvid u prošlost našeg svemira nego ikada ranije. To bi trebalo da pomogne da se napravi tačan redosled događaja koji su doveli do rađanja našeg univerzuma. Ali, šta je zapravo talasanje u prostor-vremenu?
Gravitacioni talasi su nabori u samom tkanju univerzuma. Oni su odavno predviđeni ali nikad nisu direktno viđeni. Talase proizvode objekti koji ubrzavaju, baš kao što električni naboj koji ubrzava emituje elektromagnetne talase.
Kosmolozi veruju da je Veliki prasak proizveo talase koji i dalje odjekuju kroz prostor-vreme. Uprkos tome što su proizvod ogromnih poremećaja u prostor-vremenu, čak i najveći gravitacioni talasi su izuzetno mali. BICEP2 ih je detektovao tragajući za obrascima u kosmičkom pozadinskom zračenju, ostacima prve svetlosti u univerzumu. Gravitacioni talasi sažimaju prostor-vreme dok prolaze i ostavljaju mali ali značajan trag na toj prvoj svetlosti koji su istraživači uspeli da otkriju. |
Na osnovu Teorije o opštem relativitetu, Ajnštajn je predvideo da gravitacije različitih masivnih objekata stupaju u interakciju, npr. spajanjem crnih rupa došlo bi do stvaranja nabora u prostor-vremenu koji bi nastavili da se šire. U principu, gravitacioni talasi dolaze u različitim talasnim dužinama koje počivaju duž spektra - kao što svetlosni talasi imaju spektar od mikro-talasa velike talasne dužine preko vidljive svetlosti do gama zraka kratke talasne dužine.
Naučnici su pretpostavljali da bi širenje koje je usledilo posle Velikog praska moglo da rastegne prve gravitacione talase, pri čemu bi od neprimetne talasne dužine dostigli dužinu koja se može primetiti u pozadinskom kosmičkom zračenju. Do ovoga dolazi procesom koji se naziva polarizacija, odnosno orijentisanjem svetlosnih talasa. Na isti način na koji se Sunčeva svetlost polarizuje dok se raspršuje kroz molekule u Zemljinoj atmosferi, kosmičko pozadinsko zračenje se polarizuje dok se raspršuje kroz elektrone u kosmosu. Gravitacioni talasi bi trebalo da neznatno poremete ovaj obrazac polarizacije, uvijajući kosmičko pozadinsko zračenje u oblike koji se nazivaju modus B .
Teorija velikog objedinjenja
Prethodne temperaturne mape kosmičkog pozadinskog zračenja ukazivale su na to da je signal prvobitne gravitacije previše slab, što je naizgled isključivalo najjednostavnije objašnjenje za prvobitno širenje svemira. Nalazi projekta BICEP2 ne samo što bi trebalo da potvrde da je inflacija stvarna već i da je signal dovoljno jak da se ova teorija može vratiti u igru.
Posle ovih rezultata, naučnici će nestrpljivo čekati mape polarizacije od takvih projekata kao što je eksperiment POLARBEAR u Čileu ili Teleskop na Južnom polu. Ukoliko se sličan signal javi prilikom nekog od ovih eksperimenata, to će svakako podržati rezultate projekta BICEP2 .
Zanimljivo je i to što se rezultati projekta BICEP2 poklapaju sa predviđanjima onoga što fizičari nazivaju „teorijom velikog objedinjenja“. Pri vrlo visokoj energiji na koju ukazuje BICEP2 - jaka, slaba i elektromagnetna sila bi trebalo da se spoje u jednu silu. Dok se svemir hladio, jaka sila se prva odvojila, a naučnici smatraju da je upravo to moglo dovesti do inflacije.
 |
Grafički prikaz talasa posle Velikog praska |
Ovo zapažanje ne dokazuje da je teorija tačna, ali je prilično sugestivno, smatra Alan Gut sa MIT-a. Otkriće je prvi pokazatelj kvantne gravitacije, jedne od najsloženijih zagonetki savremene fizike. Trenutne teorija kvantne mehanike mogu da objasne ponašanje elementarnih čestica, ali jednačine doživljavaju neuspeh kada im se doda gravitacije. To što su gravitacioni talasi primećeni u kosmičkom pozadinskom zračenju znači da gravitacija i kvantna teorija moraju nekako da rade zajedno.
M.Jakovljević
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
|
