Γενική Σχετικότητα – Βαρυτικά κύματα: Νέοι έλεγχοι που σχεδιάζονται μπορεί να λύσουν το μεγάλο γρίφο του Einstein

Πειράματα στην περιοχή της Αστρονομίας θα μπορούσαν σύντομα να ελέγξουν μια ιδέα που αναπτύχθηκε από τον Albert Einstein σχεδόν πριν από ένα αιώνα, λένε οι επιστήμονες. Έλεγχοι, με χρήση ανεπτυγμένης τεχνολογίας, θα μπορούσαν να επιλύσουν ένα υφιστάμενο από πολύ καιρό γρίφο σχετικά με τι κινεί την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Οι ερευνητές από καιρό αναζητούν να προσδιορίσουν πώς προκαλείται η επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Υπολογισμοί σε μια νέα μελέτη θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγηθεί αν σε αυτό είναι η σκοτεινή ενέργεια – όπως απαιτείται από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Einstein – ή χρειάζεται μια αναθεωρημένη θεωρία βαρύτητας.

Η θεωρία του Einstein, η οποία περιγράφει τη βαρύτητα ως παραμόρφωση του χώρου και του χρόνου, περιελάμβανε ένα μαθηματικό στοιχείο γνωστό ως Κοσμολογική Σταθερά. Ο Einstein, αρχικά την εισήγαγε για να εξηγήσει το στατικό σύμπαν, αλλά απέρριψε τον μαθηματικό του παράγοντα ως «μια γκάφα» μετά από την ανακάλυψη ότι το σύμπαν μας επεκτείνεται. Η έρευνα που διεξήχθη δυο δεκαετίες πριν, ωστόσο, έδειξε ότι αυτή η επέκταση είναι επιταχυνόμενη, που σημαίνει ότι η σταθερά του Einstein μπορεί να έχει ακόμη ένα ρόλο να παίξει δικαιολογώντας τη σκοτεινή ενέργεια. Χωρίς σκοτεινή ενέργεια, η επιτάχυνση σημαίνει μια αποτυχία της θεωρίας βαρύτητας του Einstein στις τεράστιες αποστάσεις στο σύμπαν μας.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου ανακάλυψαν ότι ο γρίφος θα μπορούσε να λυθεί με τον προσδιορισμό την ταχύτητα της βαρύτητας στον Κόσμο από τη μελέτη των βαρυτικών κυμάτων – των ρυτιδώσεων του χωροχρόνου που διαδίδονται στο σύμπαν. Οι υπολογισμοί των ερευνητών δείχνουν ότι εάν τα βαρυτικά κύματα βρεθούν να ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, αυτό θα απέκλειε τις εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας, χωρίς σκοτεινή ενέργεια, σε υποστήριξη της Κοσμολογικής Σταθεράς του Einstein. Εάν ωστόσο, η ταχύτητά τους διαφέρει από αυτή του φωτός, τότε η θεωρία του Einstein πρέπει να αναθεωρηθεί.

Ένα τέτοιο πείραμα θα μπορούσε να λάβει χώρα στο LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) στις ΗΠΑ, του οποίου οι δίδυμοι ανιχνευτές, που απέχουν 3219 χιλιόμετρα περίπου, ανίχνευσαν άμεσα τα βαρυτικά κύματα για πρώτη φορά το 2015. Πειράματα στις εγκαταστάσεις που σχεδιάζονται για αυτή τη χρονιά θα μπορούσαν να επιλύσουν το πρόβλημα έγκαιρα για τα εκατοστά γενέθλια της Σταθεράς του Einstein.

«Η πρόσφατη άμεση ανίχνευση βαρυτικού κύματος άνοιξε ένα καινούριο παράθυρο στο σύμπαν μας», δήλωσε ο Dr Lucas Lombriser, από τη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου. «Τα συμπεράσματά μας δίνουν μια εντύπωση του πώς αυτό θα μας οδηγήσει στην επίλυση ενός από τα πιο βασικά προβλήματα της Φυσικής».

Πηγή: University of Edinburgh

Περισσότερα στη δημοσίευση: Challenges to self-acceleration in modified gravity from gravitational waves and large-scale structure. Physics Letters B.