გრავიტონები დიდი აფეთქების ექოში უნდა ვეძებოთ

არიზონას სახელმწიფო უნივერსიტეტისა და მასაჩუსეთსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მკვლევარებმა ახალი საშუალება წარმოადგინეს მტკიცებულების შესამოწმებლად, რომლის მიხედვითაც გრავიტაციას კვანტური ბუნება აქვს. იმის გამო, რომ გრავიტაციული დეტექტორების(1) მგრძნობელობა გრავიტაციული ტალღბის დეტექტირებისთვისაც კი არასაკმარისია, მეცნიერებმა ირიბი მეთოდის გამოყენება გადაწყვიტეს, დაფუძნებული რელიქტური გამოსიხვების ანიზოტროპიაზე(არაერთგვაროვნებაზე)(Nature News).

კოსმოსის მუკროტალღური ფონი

 1964 წელს ამწერიკელმა ფიზიკოსებმა არნო პენზიასმა და რობერტ უილსონმა აღმოაჩინეს, რომ სამყარო გამსჭვალულია მიკროტალღური დიაპაზონის ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით. შემდგომმა გაზომვება აჩვენა, რომ ეს არის აბსოლუტურად შავი სხეულის გამოსხივება, რომელიც ახასიათებთ ობიექტებს ტემპერატურით დაახლოებით –270°С (3 კელვინი). ე.ი. აბსოლუტურ ნულზე სულ რაღაც 3 გრადუსით მეტი.

  უბრალო ანალოგიას შეუძლია მიღებული რეზულტატის თქვენთქვის გასაგებად ინტერპრეტაცია. წარმოიდგინეთ, რომ ზიხართ ბუხართან და უყურებთ ნახშირს. სანამ ცეცხლი ელვარებს ნახშირს მოყვითალო ელფერი აქვს. ცეცხლის განელებასთან ერთად ქავანახშირი მკრთალი მოვარდისფრო, შემდეგ კი მუქი წითელი ხდება. როცა ცეცლი ჩაქრობის პირასაა, ვერანაირ ხილულ გამოსხივებას ვერ დაინახავთ, თუმცა თუ ხელებს ახლოს მიიტანთ ბუხართან, შევიგრძნობთ სითბოს, ანუ ნახშირი ისევ ასხივებს ენერგიას, თუმცა უკვე თქვენთვის უხილავ, ინფრაწითელ დიაპაზონში. რაც უფრო ცივია ობიექტი, მით დაბალია გამოსხივების სიხშირე, ტალღა კი შესაბამისად გრძელი. ასე ვთქვათ, პენზიასმა და უილსონმა გაზომეს ”კოსმოსური ქვანახშირის” ტემპერატურა, მას შემდეგ რაც ის 13,7 მილიარდი წლის განმავლობაში ცივდებოდა. ანუ გამოსხივებამ დაკარგა ენერგია და მიკროტალღურში გადავიდა.

 ისტორიულად ამ აღმოჩენამ დიდი აფეთქების შესახებ კოსმოლოგიური თეორიის დამკვიდრება განაპირობა. სამყაროს სხვა მოდელები(მაგ: სტაციონალური სამყარო) ხსნიან სამყაროს გაფართოების ფაქტს, მიკროტალღური ფონის არსებობას კი ვერა.

 დიდი აფეთქებიდან დაახლოებით 300 000 წლის მერე სამყარო გაცივდა დონეზე, რომელზეც ბირთვებმა ელექტრონების მყარად დაჭერა და სტაბილური ატომების წარმოქმნა დაიწყეს, ეს ატომები სხვა ატომებთან შეჯახებით უკვე აღარ იშლებოდნენ.
პირველი ატომების გაჩენამდე სამყარო არა გამჭვირვალე, მკვრივ ბირთვულ-ელექტრონულ პლაზმას წარმოადგნდა. ასეთი პლაზმის  გარვიტაციული მიზიდულობით წარმოქმნილი, ნებისმიერი შენადედები მაშინვე იშლებოდნენ მათ მიერვე შთანთქმული გამოსხივების ენერგიის ხარჯზე. ატომების ფორმირების მერე სივრცე გამოსხივებისთვის გამჭვირვალე გახდა(რელიქტური გამოსხივება), ხოლო მატერია – საკმარისად გაიშვიათებული, გრავიტაციული მიზიდულობით ნივთიერებათა შენადედების წარმოსაქმნელად.

 წინადადების ავტორები, რომელთა შორის ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკოსი ფრენკ ვილჩეკიცაა(აღმოაჩინა კვარკების ასიმპტომური თავისუფლება), ყურადღებას ამახვილებენ მომენტზე, როცა სამყარო უფრო სწრაფად ფართოვდებოდა, ვიდრე ახლა. ამ მომენტში, ე.წ. ინფლაციური მოდელის თანახმად, ჯერ კიდევ კვარკ-გლიუონური პლაზმის მდგომარეობაში მყოფი მატერია გააფართოვა ველმა, რომელიც ამჟამად თავს არანაირად არ ამჟღავნებს. სწორედ ინფლაციის სტადიაზე გახდა სამყარო სრულიად განსხვავებული ერთგვაროვანი სფეროსაგან. ამ არაერთგვაროვნებამ, თავის მხრივ, დიდი აფეთქების დროს წარმოქმნილ ელექტრომაგნიტურ გამოსიხვებაზე იმოქმედა, რომელიც ახლა ცის ნებისმიერ მონაკვეთზე მოკროტალღურ დიაპაზონში დაიმზირება.

 ამ გამოსხივებაზე დაკვირვებებით დადგინდა(COBE,WVAM,PLANC), რომ რელიქტური მიკროტალღური ფონი მართლაც არაერთგვაროვანია. სამხრეთ პოლუსზე არსებული ობსერვატორიიდან მეცნიერებმა თეორეტიკოსების მიერ ნავარაუდევი სიგნალი აღმოაჩინეს, რომელიც ადრეული სამყაროს გრავიტაციულ არაერთგვაროვნებებს უკავშირდება. ვილჩეკისა და მისი თანაავტორის, ლოურენს კრანსის აზრით, გაფართოებადი სამყარო თვითონ იყო გრავიტაციული ტალღების დეტექტორი და ინფლაციის სტადიაზე მისი ქცევის ანალიზი პასუხს გასცემ კითხვას იმის შესახებ, იკვანტება თუ არა გრავიტაციული ველი(მოკლედ კვანტური მექანიკის შესახებ). შეფასებები, გაკეთებული მეცნიერთა მიერ, რელიქტურ გამოსიხვებაში საგნალის აღმოჩენის შესაძლებლობაზე მეტყველებენ, თუმცა არა ყველა ექსპერტი იზიარებს ვილჩეკისა და კრასის აზრს.

 ასტროფიზიკის პროფესორი სტივენ ბონი ამბობს:“ ჩემი აზრით, კვანტური გრავიტაციისა და სამყაროს ინფლაციური გაფართოების თეორიები პარამეტრების ისეთი თავისუფლებით გამოირჩევიან, რომ რანაირიც არ უნდა აღმოჩნდეს რელიქტური ფონის რეალური პოლარიზაცია, ეს თეორიები დამზერილთან მაინც თანხმობაში მოვლენ“. ვილჩეკი, ბონის სკეპტიციზმს გარკვეულწილად ეთანხმება კიდეც, თუმცა დასძენს, რომ რელიქტური გამოსხივების შესწავლა იმ ინფორმაციის მიღების საშუალებას იძლევა, რომელიც თეორიების წრეს შეავიწროვებს, შეზღუდვებს დაადებს მათ( სამყაროს არაერთგვაროვნების ახსნა; ”დამძიმებული” გრავიტონები და სამყაროს გაფართოება).