Kai balta šviesa praeina per prizmę, vaivorykštė kitame gale rodo turtingą spalvų paletę. Varšuvos universiteto Fizikos fakulteto teoretikai parodė, kad Visatos modeliuose, naudojančiuose bet kokią kvantinę gravitacijos teoriją, taip pat turi būti savotiška „vaivorykštė“, susidedanti iš skirtingų erdvėlaikio versijų. Šis mechanizmas numato, kad vietoj vieno bendro erdvėlaikio skirtingų energijų dalelės turėtų patirti šiek tiek pakitusias jo versijas.
Tikriausiai visi matėme eksperimentą: kai balta šviesa praeina per prizmę, ji suyra ir suformuoja vaivorykštę. Taip yra todėl, kad balta šviesa yra skirtingų energijų fotonų mišinys, ir kuo didesnė fotonų energija, tuo labiau ją nukreipia prizmė. Taigi galime sakyti, kad vaivorykštė kyla dėl to, kad skirtingų energijų fotonai suvokia tą pačią prizmę kaip turinčią skirtingas savybes. Daugelį metų mokslininkai įtarė, kad skirtingų energijų dalelės kvantinės visatos modeliuose iš esmės suvokia skirtingas erdvėlaikio struktūras.
Varšuvos fizikai naudojo kosmologinį modelį, kuriame buvo tik du komponentai: gravitacija ir vienos rūšies materija. Bendrojo reliatyvumo rėmuose gravitacinį lauką apibūdina erdvės ir laiko deformacijos, o materiją - skaliarinis laukas (paprasčiausias lauko tipas, kuriame kiekvienam erdvės taškui būdinga tik viena reikšmė).
„Šiandien yra daugybė konkuruojančių kvantinio gravitacijos teorijų. Todėl mes suformulavome savo modelį bendraisiais žodžiais, kad jį būtų galima pritaikyti bet kuriam iš jų. Kai kurie gali pasiūlyti vieną gravitacinio lauko tipą - kuris praktiškai reiškia erdvėlaikį - siūlo viena kvantinė teorija, kiti gali pasiūlyti kitą. Kai kurie modelio matematiniai operatoriai pasikeis, bet ne juose vykstančių reiškinių pobūdis “, - sako Varšuvos universiteto magistrantė Andrea Dapor.
„Šis rezultatas yra nuostabus. Pradedame nuo neryškaus kvantinės geometrijos pasaulio, kur net sunku pasakyti, kas yra laikas, o kas yra erdvė, tačiau mūsų kosmologiniame modelyje vykstantys reiškiniai, atrodo, vyksta įprastu erdvėlaikiu “, - sako kitas magistrantas Mehdi Assaniussi.
Viskas pasidarė dar įdomiau, kai fizikai pažvelgė į skaliarinio lauko sužadinimus, kurie buvo aiškinami kaip dalelės. Apskaičiavimai parodė, kad šiame modelyje dalelės, kurios skiriasi energijos prasme, sąveikauja su kvantiniu erdvės laiku kitaip, kaip ir skirtingų energijų fotonai skirtingai sąveikauja su prizme. Tai reiškia, kad net efektyvi klasikinio erdvė-laiko struktūra atskirų dalelių suvokiama skirtingai, atsižvelgiant į jų energiją.
Paprastos vaivorykštės išvaizdą galima apibūdinti lūžio rodikliu, kurio dydis priklauso nuo šviesos bangos ilgio. Panašios erdvės-laiko vaivorykštės atveju siūlomas panašus ryšys: beta funkcija - klasikinio erdvės-laiko suvokimo skirtingoms dalelėms skirtumo laipsnio matas. Ši funkcija atspindi kvantinio erdvėlaikio neklasikiškumo laipsnį: klasikui artimomis sąlygomis ji linksta į nulį, o tikrosiose kvantinėse - į vienybę. Dabar Visata yra į klasiką panašios būsenos, todėl beta vertė yra artima nuliui, fizikų vertinimu, ji neviršija 0,01. Tokia maža beta funkcijos vertė reiškia, kad erdvėlaikio vaivorykštė šiuo metu yra labai siaura ir jos negalima eksperimentiškai aptikti.
Varšuvos universiteto teorinių fizikų tyrimas, finansuotas Lenkijos nacionalinio mokslo centro dotacijomis, padarė dar vieną įdomią išvadą. Erdvėlaivio vaivorykštė yra kvantinės gravitacijos rezultatas. Fizikai paprastai sutaria, kad tokio plano poveikis bus matomas tik esant gigantiškoms energijoms, artimoms Plancko energijai, milijonus ar milijardus kartų didesnėms už dalelių energiją, prie kurios dabar spartėja Didysis hadronų susidūrėjas. Tačiau beta funkcijos vertė priklauso nuo laiko, o akimirkomis arti Didžiojo sprogimo ji gali būti daug didesnė. Kai beta versija artėja prie nulio, laiko ir erdvės vaivorykštė žymiai padidėja. Dėl to tokiomis sąlygomis kvantinės gravitacijos vaivorykštės efektą galima pastebėti net esant šimtus kartų mažesnėms dalelių energijoms,nei protonų energija šiuolaikiniame LHC.
Reklaminis vaizdo įrašas: