Ambrus
-7 °C
3 °C

Mégsem állandó a gravitációs állandó?

2004.10.19. 16:48
Két aszrofizikus elméleti munkájában felvetette, hogy a G gravitációs konstans mértéke nem ugyanakkora a neutronok és a fotonok esetében. A felvetést a kutatók eredetileg ki akarták zárni, de a számítógépes modell meglepetést okozott.
Új számítások szerint lehetséges, hogy a gravitációs konstans nem ugyanakkora minden típusú részecske számára, írta a New Scientist. A felfedezés megmagyarázhatja az azzal kapcsolatos kérdéseket is, hogy pontosan mennyi hélium keletkezett az ősrobbanás utáni pár percben, állítják a fizikusok.

Eltér a G

A gravitációs konstansot (G) elsőként Isaac Newton határozta meg, az állandó a testek egymásra kifejtett gravitációs erejét adja meg. A hagyományos modellekben a G ugyanakkora az anyagrészecskék és a fotonok esetében. John Barrow, a Cambridge egyetem és Robert Scherrer, a nashville-i Vanderbilt egyetem munkatársa azonban felvetették, mi lenne, ha a G eltérne az anyagnál és a fénynél.

"Eredetileg azért akartuk kipróbálni az ötletet, hogy kizárhassuk azt" - mondta a New Scientistnek Scherrer. A kutatók azonban meglepődve tapasztalták, hogy a komputeres modellben a gravitációs konstans megváltoztatása nem gyakorol váratlan hatást az univerzum korai fejlődésére.

Kevesebb hélium

Ha a fotonokra kisebb G hat, mint a protonokra és a neutronokra, a kutatók modellje meg tudja magyarázni azt is, hogy miért volt a hélium ritkább a korai univerzumban, mint az elméleti számítások szerint lennie kellett volna.

Az ősrobbanás utáni pár percben a szubatomi részecskék a könnyű atomok - hidrogén, hélium és lítium - atommagjaivá álltak össze. A távoli gázfelhőkben található hidrogén megfigyléséből a kutatók elvben jól meg tudják becsülni, hogy mennyi hélium képződött azokban a percekben.

A közeli galaxisok sugárzása alapján számolva azonban más és más eredményre jutottak a kutatók, a hélium mennyisége ráadásul sokszor alatta maradt az előzetes becsléseknek.

Lassabban tágult

A hélium létrejötte az univerzum ősrobbanás utáni perceiben történt. Az újszülött univerzum magas hőmérséklete és nagy energiasűrűsége miatt a hélium formálódásához szükséges neutronok instabilak voltak. Ahogy az univerzum tágult és hűlt, a neutronok lassan képesek voltak héliumot létrehozni.

Barrow és Scherrer munkája megmagyarázhatja az alacsonyabb héliumsűrűséget, a korai univerzum tágulása és energiasűrűsége ugyanis a G-től függött. A korai univerzumban, mai állapotával ellentétben, nem az anyag, hanem a fotonok domináltak. Ezért ha a fotonok esetében kisebb a G, a tér lassabban tágult, és kevesebb neutron tudott héliummá alakulni, érvelnek a kutatók. A tanulmány a Cornell Egyetem preprintszerverén olvasható az asztrofizikai szekcióban.

Elegáns

A levezetés "elegáns", mondta Brian Fields, az illinois-i egyetem asztrofizikusa a New Scientistnek. Azonban nem magyarázza meg, hogy miért van lítiumból is kevesebb a vártnál az ősrobbanás után, tette hozzá. A lítium kialakulása ugyanis nem függ a szabad neutronok számától, mint a héliumé.

John Beacom, az ohiói állami egyetem munkatársa egyetért abban, hogy a munka érdekfeszítő. Úgy tűnik, hogy a gravitáció nem tesz különbséget a részecskék között, magyarázza, ha mégis ez lenne az igazság, az azt jelentené, hogy Einstein általános relativitáselmélete hiányos.

Scherrer maga is nagyon spekulatívnak nevezte a munkát. Azonban ő és Barrow nem az elsők, akik megpróbálják megingatni az állandót, amit egyébként is a legkevésbé precíznek ismernek az alapvető fizikai konstansok közül. Más fizikusok például felvetették, hogy a G idővel változik, vagy eltér az anyag és az antianyag esetében.