HUNTSVILLE. Častice svetla, fotóny, ktoré v máji zachytil satelit NASA Fermi, priniesli najnovší dôkaz správnosti predstáv Alberta Einsteina. Naopak otázniky ďalej obklopujú teórie jeho moderných konkurentov.
V časopise Nature to oznámil 208-členný medzinárodný tím, ktorý koordinoval Sylvain Guiriec z Alabamskej univerzity v americkom Huntsville. Fotóny pochádzajú z vesmírneho záblesku žiarenia gama, ktorý satelit Fermi zaregistroval 10. mája 2009. Záblesk bol preto označený GRB 090510. (GRB = skratka z angl. gamma-ray burst, záblesk žiarenia gama, čísla udávajú rok mesiac a deň javu.)
Tá istá rýchlosť
Zdroj záblesku sa nachádza 7,3 miliardy svetelných rokov od Zeme, takže fotóny k nám putovali cez vyše polovicu známeho vesmíru. Boli to dva fotóny žiarenia gama, ktoré dorazili prakticky súčasne, hoci jeden z nich niesol miliónkrát viac energie ako druhý. Taký výsledok je v súlade s tzv. Lorentzovou invarianciou, kľúčovým prvkom Einsteinovej teórie relativity. Hlása, že všetci pozorovatelia vo vesmíre merajú presne tú istú rýchlosť šírenia svetla vákuom, nezávisle na energii fotónov.
Teoretickí fyzici však nevylučujú, že Lorentzova invariancia by predsa len mohla byť narušená kvantovými gravitačnými vplyvmi v meradle extrémne malých vzdialeností. GRB 090510 ponúkol previerku, či sa rýchlosť fotónu nemení s jeho energiou, lebo satelit Fermi z neho zachytil dostatočne energeticky rozdielne fotóny.
Preteky fotónov. ILUSTRÁCIA - NASA
Dokonca aj na začiatku nepatrne odlišné rýchlosti týchto fotónov by sa počas ich cesty cez obrovskú vzdialenosť výrazne rozišli. Preteky fotónov sa však skončili nerozhodne: presnejšie, dorazili s rozdielom 0,9 sekundy, ale za ním je podstata záblesku žiarenia gama.
Potvrdenie špeciálnej teórie relativity
GRB sú podľa najprijímanejšieho vysvetlenia výbuchy veľmi masívnych hviezd. Ich povrchové vrstvy sa pri tomto jave vymrštia do okolia, kde narážajú na inú hmotu, vnútra hviezda sa naopak zrútia na čiernu dieru alebo na superhustú a veľmi rýchlo rotujúcu neurónovú hviezdu. Alternatívou je však môže byť aj zrážka dvoch neutrónových hviezd.
Rozdiel v energiách fotónov pritom vyplýva z faktu, že vznikli v rôznych oblastiach javu. Prakticky rovnako dobehnuvšie fotóny z GRB 090510 teda potvrdili Lorentzovu invarianciu a tým Einsteinovu špeciálnu teóriu relativity.
Na druhej strane je to problém pre moderné teórie gravitácie, podľa ktorých má časopriestor v meradle extrémne malých vzdialeností posúvajúcu sa penovitú štruktúru. Tá by fotón s vyššou energiou spomaľovala viac ako fotón s nižšou.
Toto meranie vyraďuje aj akýkoľvek prístup k novej teórii gravitácie, ktorý predpokladá silnú závislosť zmeny rýchlosti svetla na energii. "Einstein vládne ďalej," povedal preto Peter Michelson zo Stanfordovej univerzity v Kalifornii, šéf tímu ďalekohľadu LAT satelitu Fermi.
Ako zjednotiť svet?
Ani Einstein však nedokázal zjednotiť štyri základné prírodné sily, elektromagnetickú, silnú a slabú jadrovú a gravitáciu, do jednej teórie. Pokúšal sa o to celú druhú polovicu života.
Fyzici by preto radi nahradili Einsteinov pohľad na gravitáciu vyjadrený v jeho teóriách relativity niečím, čo zvládne všetky základné sily. "Rodí sa tak veľa nápadov, no len málo spôsobov, ako ich overiť," pokračoval Peter Michelson.
Satelit Fermi a GRB 090510 však jeden ponúkli. Prinajmenšom z neho vyplýva horná hranica na meradlo vzdialeností, v ktorom kvantová gravitácia vplýva na rýchlosť svetla.
Hlavné zdroje: Nature z 29. októbra 2009; Komuniké Stanford University a NASA/Goddard Space Flight Center z 28. októbra 2009, pre TASR Zdeněk Urban
Najnovšie vedecké objavy vždy nájdete na veda.sme.sk
