აინშტაინის ყველაზე ცნობილმა თეორიამ ამ დრომდე უდიდესი ტესტი წარმატებით გაიარა

მათემატიკური გათვლები, რომლებიც ალბერტ აინშტაინმა მე-20 საუკუნის დასაწყისში შეიმუშავა ფიზიკური სამყაროს გრავიტაციული მოქმედების აღსაწერად, ჯერ კიდევ მტკიცე პოზიციებს ინარჩუნებს

ზოგადი ფარდობითობის ამ დრომდე ერთ-ერთ უდიდეს ტესტში, ასტრონომთა უზარმაზარმა ჯგუფმა აღწერა თითქმის ექვსი მილიონი გალაქტიკის გადანაწილება სამყაროს ისტორიის 11 მილიარდ წელიწადზე.

გზა, რომლითაც გრავიტაცია ამ გალაქტიკათა ჯგუფებს ერთად უყრის თავს კოსმოსური აბლაბუდის ძაფების გასწვრივ, თანაც სამყაროს გაფართოების გარეთ მიმართული წევის წინააღმდეგ და გზა, რომლითაც ეს აბლაბუდა დროთა განმავლობაში ვითარდება — ზუსტ შესაბამისობაშია აინშტაინის ცნობილი თეორიის პროგნოზებთან.

ალბათ ეს ზოგადი ფარდობითობის ყველაზე დიდი ტესტია ამ დრომდე ჩატარებულთა შორის, რომელმაც სამყაროს 13,8-მილიარდწლიანი ისტორიის უმეტესი ნაწილი მოიცვა — რაც იმას ნიშნავს, რომ თეორია მოქმედებს როგორც უდიდეს, ისე უმცირეს მასშტაბებზე.

კვლევის შედეგები პუბლიკაციად გამოქვეყნებისთვის საჭირო პროცედურებს გადის, რეცენზირებამდე კი ხელმისაწვდომია სამ დოკუმენტად სერვერზე arXiv.

„ზოგადი ფარდობითობა მზის სისტემის მასშტაბზე საკმაოდ კარგადაა დატესტილი, მაგრამ ასევე საჭირო იყო შეგვემოწმებინა, მუშაობს თუ არა ჩვენი შეხედულებები გაცილებით დიდ მასშტაბზეც. გალაქტიკების წარმოქმნის მაჩვენებლის შესწავლა ჩვენი თეორიების პირდაპირ დატესტვის საშუალებას გვაძლევს და მივადექით იმას, რასაც ზოგადი ფარდობითობა კოსმოლოგიურ მასშტაბებზე პროგნოზირებს“, — ამბობს საფრანგეთის სამეცნიერო კვლევების ეროვნული ცენტრის კოსმოლოგი პოლინ ზარუკი.

გრავიტაცია სამყაროს მუშაობის ფუნდამენტური გზაა. არ ვიცით, რა არის ის ან საერთოდ რატომ არსებობს; ვიცით მხოლოდ ის, რომ მასის მქონე ობიექტები სხვა ობიექტებს იზიდავენ; რომ მიზიდულობის სიმძლავრე მასის პირდაპირპროპორციულია; და რომ ის მასის გარშემო სივრცე-დროის გეომეტრიას ცვლის.

ის ასევე ერთგვარი წებოს როლს ასრულებს, რომელიც სამყაროს კრავს. ბნელი მატერიის მიერ გამომუშავებული გრავიტაციული ველების დიდი ფილამენტები მთელ სამყაროში აბლაბუდასავითაა დაქსელილი; სამყაროში მატერიის უმეტესი ნაწილი ამ კოსმოსური აბლაბუდის ძაფებისა და კვანძების გასწვრივაა გადანაწილებული.

გრავიტაცია პროგნოზირებადი და გაზომვადია, ამავე დროს, ძალიან კარგადაა აღწერილი და განსაზღვრული ფარდობითობის ზოგადი თეორიით. თუმცა, ამ თეორიაში ხარვეზების პოვნამ შეიძლება ზოგიერთი განსაკუთრებით მწვავე პრობლემა გადაგვაჭრევინოს, მაგალითად, შეურიგებელი განსხვავებები კვანტურ მექანიკასა და კლასიკურ ფიზიკას შორის. ამიტომ, მეცნიერები მას მუდამ ეჩიჩინებიან, რათა გაარკვიონ გამოიყურება თუ არა სამყაროს შიგთავსი ისე, როგორც ამას ზოგადი ფარდობითობა ბრძანებს, რომ ასე უნდა იყოს ყველა მასშტაბზე.

ამას მივყავართ ლოურენს-ბერკლის ეროვნული ლაბორატორიის ბნელი ენერგიის ინსტრუმენტ DESI-სთან — უზარმაზარ საერთაშორისო თანამშრომლობასთან, რომელიც ამჟამად დაკვირვებადი სამყაროს რუკაზე დატანაზე მუშაობს; ამან კი უდიდეს საიდუმლოებს უნდა ახადოს ფარდა. ინსტრუმენტი 2019 წლიდან მუშაობს; ახალი შედეგები ეფუძნება ინსტრუმენტის მიერ მხოლოდ პირველ წელს შეგროვებულ მონაცემთა დეტალურ და ფართო ანალიზს.

DESI-ს კოლაბორაციამ ეს მონაცემები 5,7 მილიონი გალაქტიკისა და კვაზარის კატალოგიზაციისთვის გამოიყენა; აღრიცხეს მათი ზრდა, ევოლუცია და გადანაწილება კოსმოსურ აბლაბუდაში 11 მილიარდი წლის წინანდელი პერიოდიდან დღემდე.

კოსმოსური აბლაბუდის ზრდისა და გადანაწილების პროგნოზირებისთვის მათ ფარდობითობის ზოგადი თეორია გამოიყენეს და დაადგინეს, რომ სამყარო, რომელშიც ვცხოვრობთ, ეპიკურ კოსმოსურ მასშტაბზე ისე იქცევა, როგორც ამას ფარდობითობა ამბობს. დაამატე ცოტა გრავიტაცია ან ცოტა მოაკელი და სამყარო იგივე აღარ იქნება.

შედეგები მიუყვება წლის დასაწყისში გამოქვეყნებულ კვლევას, რომელშიც სამყაროს გაფართოების მაჩვენებელი აკუსტიკური ტალღების კოსმოსური ნარჩენების საფუძველზე გაზომეს; ეს ნარჩენები მაშინ გაიყინა, როცა ის ატომური ნისლი მოსუფთავდა, რომლითაც ადრეული სამყარო იყო სავსე. DESI-ს კოლაბორაციას იმედი აქვს, რომ ამჟამინდელი ძალისხმევა გაგრძელდება და ნათელს მოჰფენს სამყაროს ევოლუციას და თავის მხრივ, მის მმართველ იდუმალ ძალებს.

„პირველი შემთხვევაა, როცა DESI კოსმოსური სტრუქტურის ზრდას დააკვირდა. გამოვავლინეთ უზარმაზარი ახალი უნარი მოდიფიცირებული გრავიტაციის შესწავლისა და ბნელი ენერგიის მოდელებზე შეზღუდვების გაუმჯობესებისა. ეს ჯერ მხოლოდ აისბერგის წვერია“, — ამბობს მიჩიგანის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი დრაგან ჰატერერი.

შედეგები ასევე აწესებს შეზღუდვებს ნეიტრინოს მასის ზედა ზღვარზე — ნაწილაკის, რომელიც იმდენად „აჩრდილისებრია“, რომ მისი ზუსტი მასის დადგენა არ შეგვიძლია.

კვლევა ჯერ კიდევ გრძელდება. მეცნიერები ამჟამად DESI-ს მიერ პირველი სამი წლის განმავლობაში შეგროვებულ მონაცემებს სწავლობენ. მას შემდეგ, რაც ინსტრუმენტი ოპერირებას დაასრულებს, შეგროვებული ექნება მონაცემები 40 მილიონზე მეტი გალაქტიკისა და კვაზარის შესახებ.

ყველაზე დიდ იმედებს შორის არის ისიც, რომ გაირკვევა ბნელი მატერიის ბუნება — იდუმალი, უხილავი რაღაცის, რომელიც პასუხისმგებელია სამყაროს ჭარბ გრავიტაციაზე; და ასევე დაადგენს ბნელი ენერგიის ბუნებასაც — იდუმალი, უხილავი რაღაცის, რომელიც პასუხისმგებელია სამყაროს აჩქარებად გაფართოებაზე.

„ბნელი მატერია სამყაროს დაახლოებით მეოთხედს შეადგენს, ბნელი ენერგია კი 70 პროცენტს და არ ვიცით, რეალურად რა არის ან ერთი და ან მეორე. იდეა, რომ შეგვიძლია სამყაროს სურათის შეკვრა და ამ ფუნდამენტურ კითხვებზე პასუხის პოვნა — უბრალოდ ამაღელვებელია“, — ამბობს ლოურენს-ბერკლის ეროვნული ლაბორატორიის ფიზიკოსი მარკ მოსი.

ჯგუფის პუბლიკაციები ხელმისაწვდომია რეცენზირებამდელ სერვერზე arXiv.

მომზადებულია newscenter.lbl.gov-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით, რომელიც მიხეილ ჭაბუკაშვილმა თარგმნა