Füüsikute avastus: meie aegruum on nagu libe "ülivedelik"

 (53)
Füüsikute avastus: meie aegruum on nagu libe "ülivedelik"
Foto: Wikimedia Commons (vabakasutuseks), kasutaja LobStoR

Füüsikute osutusel võib aegruum sarnaneda väga libeda "ülivedelikuga".

Mis siis, kui aegruum on iselaadne vedelik? Sellise küsimusega maadlevad kvantgravitatsiooniteadlased ehk füüsikud, kes üritavad konstrueerida gravitatsiooni ja kvantmehaanikat lepitavaid mudeleid, avaldab EarthSky.

Mõned sellistest mudelitest prognoosivad, et nn Plancki pikkuse (ingl Planck scale; 10^-35 m) juures pole aegruum enam olemuselt järjepidev, nagu võiks järelduda klassikalisest füüsikast, vaid hoopis diskreetne — täpselt samamoodi nagu tahkes või vedelas olekus ained, millega me igapäevaselt kokku puutume ja mis, nagu tugeva suurendusega mikroskoobi all selgelt näha, koosnevad aatomitest ja molekulidest.

Sellisest struktuurist järeldub aga, et väga kõrgete energiatasemete juures ei allu see enam Einsteini üldrelatiivsusteooria olulise osise, nn erirelatiivsusteooria reeglitele.

Antud teoreetilise raamistiku piires on välja pakutud hüpotees, mille kohaselt tuleks aegruumi käsitleda vedelikuna. Sellisel juhul muutub üldrelatiivsus vedelike hüdrodünaamika analoogiks.

Vedelike hüdrodünaamika kirjeldab vedelike käitumist makrotasandil, aga ei ütle midagi vedelikke moodustavate aatomite/molekulide kohta.

Samamoodi ei ütle üldrelatiivsus mõnede mudelite kohaselt mitte midagi aegruumi moodustavate "aatomite" kohta, kuid kirjeldab aegruumi dünaamikat, nagu oleks aegruumi näol tegu "klassikalise" objektiga.

Seotud lood:

Seega peaks aegruum endast kujutama fundamentaalsetest osistest "esile kerkivat" (ingl emergent) nähtust samamoodi nagu vesi on nähtus, mida tajume piisava hulga seda moodustavate H2O-molekulide kuhjumisel.

Rahvusvahelise süvauuringute õppekeskuse SISSA (it Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) professor Stefano Liberati ning Münchenis tegutseva Ludwig-Maximiliani ülikooli teadur Luca Maccione on välja töötanud uudseid viise, kuidas elementaarosakeste füüsika ja kõrgenergeetilise astrofüüsika toel kirjeldada mõjusid, mis peaksid olema vaadeldavad, kui aegruum oleks "vedel".

Liberati ja Maccione on välja pakkunud ka esimesed vaatluskatsed nende nähtuste kontrollimiseks. Teadlaste uurimus ilmus hiljuti ajakirjas Physical Review Letters.

Kvantmehaanika selgitab edukalt universumi kolme fundamentaalse jõu — elektromagnetilise vastasmõju, nõrga vastasmõju ja tugeva vastasmõju — olemust, kuid jääb hätta gravitatsiooniga, mida seni võtab arvesse vaid klassikalise füüsika kontekstis arendatud üldrelatiivsusteooria.

Seega on usutava kvantgravitatsiooni-mudeli, s.t kvantfüüsika raamistikku mahtuva gravitatsioonikirjelduse väljaselgitamine üks olulisemaid nüüdisfüüsika ees seisvatest ülesannetest.

Ehkki mudeleid on seni välja pakutud mitu, pole ükski osutunud rahuldavaks ega, mis veelgi tähtsam, empiiriliselt uuritavaks.

Uurimused nagu Liberati ja Maccione töö pakuvad uusi vahendeid võimalike kvantgravitatsiooni-stsenaariumide tõeväärtuse hindamiseks.

Varem on fundamentaalsematest entiteetidest vedelikuna esilekerkiva aegruumi mudeleid hinnatud ja uuritud mõjude kaudu, millest järelduvad muutused eri energiatasemetel eri kiirustega liikuvate footonite kulgemisele.

Aga see pole kaugeltki kõik: "Vedeliku-analoogiat edasi arendades pole loogiline eeldada ainult seesuguseid muutuseid," selgitas Liberati. "Kui aegruum käitub nagu vedelik, peame hakkama arvesse võtma ka selle viskoossust ja muid hajutavaid mõjusid, millele pole seni üksikasjalist tähelepanu pööratud."

Liberati ja Maccione koostasid loendi sellistest mõjudest ning näitasid, et viskoossus tingib footonite ja muude osakeste trajektooride hajumist.

"Ometi on miljonite valgusaastate kaugustelt astrofüüsikalistelt kehadelt meieni liikunud osakesed meile silmaga nähtavad!" rõhutas Liberati.

"Kui aegruum on vedel, peab see meie kalkulatsioonide kohaselt tingimata olema ülivedelik (ingl superfluid). See tähendab, et selle viskoossuse väärtus on äärmiselt madal, suisa nullilähedane!"