Η θεωρία της βαρύτητας του Einstein επιβεβαιώνεται σε κοσμική κλίμακα

Πολύ συχνά η επιστημονική εξέλιξη περνάει μέσα από τις ρωγμές των κυρίαρχων θεωριών. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η Θεωρία της Σχετικότητας, η οποία μας πήγε ένα βήμα πέρα από τη Νευτώνεια βαρύτητα. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο επιδιώκουν να ελέγχουν παλιές θεωρίες όπως αυτή του Einstein, κάτι που εύκολα λέγεται αλλά δύσκολα γίνεται.

Ένα νέο πείραμα εξέτασε τις υποθέσεις της Θεωρίας της Σχετικότητας που διατυπώθηκε πριν από περισσότερο από έναν αιώνα από τον Albert Einstein, και μάλιστα σε μεγαλύτερη κλίμακα από ποτέ, μελετώντας εκατομμύρια γαλαξίες. Το αποτέλεσμα: τα αξιώματα του Γερμανού Φυσικού εξακολουθούν να ισχύουν.

Αυτό το τελευταίο πείραμα πραγματοποιήθηκε από το πρόγραμμα DESI (The Dark Energy Spectroscopic Instrument), μια συνεργασία στην οποία συμμετέχουν περισσότεροι από 900 ερευνητές από 70 διαφορετικά ιδρύματα παρατηρεί εδώ και χρόνια τις κινήσεις των γαλαξιών σε μεγάλο μέρος του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.

Το πρόγραμμα έχει ήδη μελετήσει 6 εκατομμύρια γαλαξίες που βρίσκονται σε ένα ευρύ φάσμα αποστάσεων, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί έτσι να συμπεριλάβει τόσο τις κινήσεις των γαλαξιών που συνέβησαν πριν από 11 δισεκατομμύρια χρόνια όσο και τις κινήσεις των νεότερων και πιο κοντινών γαλαξιών. Σε λίγα χρόνια, το πρόγραμμα αναμένεται να συγκεντρώσει πληροφορίες σχετικά με τις θέσεις και τις ιδιότητες 40 εκατομμυρίων διαφορετικών γαλαξιών. 

Ωστόσο, η ανάλυση αυτών των πρώτων παρατηρήσεων δίνει ήδη αποτελέσματα. Η ομάδα DESI συνέκρινε τις παρατηρούμενες γαλαξιακές κινήσεις με προβλέψεις που βασίζονται σε διαφορετικά μοντέλα βαρύτητας. Αυτό περιελάμβανε αφενός ένα μοντέλο που βασίζεται στη Θεωρία της Βαρύτητας που σχετίζεται με το έργο του Einstein, και αφετέρου μοντέλα που βασίζονται σε μεταγενέστερες θεωρίες όπως η τροποποιημένη βαρύτητα. Η σύγκριση έδειξε ότι τα μοντέλα που βασίζονται στη Θεωρία της Σχετικότητας ανταποκρίνονται καλύτερα στις παρατηρούμενες κινήσεις των γαλαξιών.

«Τα δεδομένα αυτά μας επιτρέπουν να μελετήσουμε πόσο γρήγορα σχηματίστηκαν οι μεγαλύτερες δομές του Σύμπαντος και να θέσουμε έτσι όρια στη Θεωρία της Βαρύτητας του Einstein σε κοσμολογικές κλίμακες πολύ μεγαλύτερες από τις κλίμακες του Ηλιακού Συστήματος», αναφέρει σε δελτίο τύπου ο Héctor Gil Marín, μέλος της ομάδας. «Προς το παρόν, τα αποτελέσματα ταιριάζουν απόλυτα με τις προβλέψεις της Θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Einstein».

Σύμφωνα με την ομάδα που είναι υπεύθυνη για τη μελέτη, η Θεωρία της Σχετικότητας έχει δοκιμαστεί και επικυρωθεί επανειλημμένα στο εργαστήριο, καθώς και σε αστρικές κλίμακες. Ωστόσο, η καθολικότητα των νόμων απαιτεί επίσης να μπορούν να προσαρμοστούν στις πιο ακραίες κλίμακες, όπως η κοσμική κλίμακα.

Το έργο του DESI χρησίμευσε επίσης για τη διερεύνηση της κλίμακας που είναι διαμετρικά αντίθετη από εκείνη του παρατηρήσιμου h: εκείνη των υποατομικών σωματιδίων. Η μάζα του νετρίνο είναι ένας από τους επίμονους άγνωστους της Σωματιδιακής Φυσικής.

Μέχρι τώρα είχαμε κάποιες εκτιμήσεις που περιόριζαν τη μέγιστη και την ελάχιστη μάζα που θα μπορούσαν να έχουν αυτά τα σωματίδια. Γνωρίζαμε, για παράδειγμα, ότι το άθροισμα των μαζών των τριών τύπων νετρίνων πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,059 ηλεκτρονιοβόλτ διαιρεμένο με την ταχύτητα του φωτός στο τετράγωνο (eV/c2). Τα αποτελέσματα του προγράμματος διάβασαν τη μέγιστη μάζα αυτού του αθροίσματος σε ένα μέγιστο μικρότερο από 0,071 eV/c2.

Τα αποτελέσματα του DESI έχουν ακόμη περιθώρια βελτίωσης. Οι υπεύθυνοι του έργου προέβλεψαν ότι τον Μάρτιο του 2025 θα δημοσιευθούν νέα αποτελέσματα που θα βασίζονται σε σημαντικά μεγαλύτερη βάση δεδομένων.

[via]