Szigorú korlátokat kapott a szuperszimmetria

A világegyetem legnagyobb erejű robbanásainak fénye lehetővé teszi a tér-idő természetének közvetlen szondázását, derül ki a japán űrügynökség, a JAXA Ikaros űrszondájának új megfigyeléseiből. Az úgynevezett gamma-kitörések fotonjai segítenek megszabni a természeti erőket összefoglalni próbáló "mindenség elméletének" nevezett egységes modell korlátait.

A korábban főként forradalmi napvitorlája miatt emlegetett Ikaros szonda fedélzetén elhelyeztek egy műszert, amiről korábban nem sok szó esett, pedig a GAP (Gamma-Kitörés Polariméter) adja az eddigi legpontosabb méréseket a nagy erejű kitörések fotonjairól, melyek fényévek milliárdjait teszik meg, mire eljutnak hozzánk.

A gamma-kitörések olyan viharos események eredményei, mint a csillagok halála, vagy a nagy sűrűségű neutron csillagok ütközései. A kitörések 10-20 milliszekundumtól néhány percig tarthatnak, ezek a világegyetem legfényesebb jelenségei. A kutatást vezető Kendzsi Toma, az Oszakai Egyetem tudósa munkatársaival a kitörések részletes mérésein keresztül tanulmányozta a fotonok tulajdonságait, megállapítva polarizációjukat, vagyis elektromos mezőik orientációját a részecskék mozgásának függvényében. A foton tömegtelen, két lehetséges polarizációs állapota van. A polarizált fény elektromos mezeje fel- és lefelé pattog egy, a fotonok haladási irányára merőleges tengelyen. "A mozikban a legtöbb 3D-s vetítőrendszer a film két változatát vetíti ki két különböző, egymásra merőleges polarizáción, tehát amikor a megfelelően polarizált szemüvegen keresztül nézzük a filmet, a bal szem a bal szem számára vetített képet látja, a jobb szem pedig a jobb szemnek szánt változatot" - magyarázta Derek Fox, a Pennsylvania Egyetem asztrofizikusa a SPACE.com-on.


A megfigyeléseknek hatásuk lehet a kvantumgravitációval kapcsolatos szuperhúrelméletre, a természeti erők egységbe foglalására, a mindenség elméletének megalkotására irányuló egyik kísérletére. A szuperhúrelmélet - amennyiben bizonyítást nyer - segíthet összeegyeztetni a két egymásnak ellentmondó elméletet, Einstein általános relativitását, ami a nagyon nagy dolgokat írja le, mint a gravitáció, valamint a kvantummechanikát, ami az egészen parányi dolgok birodalmába kalauzol el. "Kvantumuniverzumban élünk - szubatomi szinten minden részecske és minden erő viselkedésének leírásához a kvantummechanikára van szükség" - tette hozzá Fox, aki maga is vizsgálja a gamma-kitöréseket. "Abban reménykedünk, hogy sikerül kifejlesztenünk ezekre a jelenségekre egy kvantumgravitáció elméletet"

A kvantumgravitáció elmélete szerint a tér-idő szerkezetek egészen parányi méreteken teljesen eltérők lehetnek az általunk ismertnek vélttől. A földi kísérletek méretein a világ pontosan ugyanúgy néz ki, mint tükörképe, vagyis ha a részecskék és antirészecskék szerepét megcseréljük és az idő irányát megfordítjuk, akkor sem változik semmi (CPT-szimmetria). Ha a szimmetria megtörne ezeken a rendkívül kis távolságokon, a fotonok polarizációja rotálódna a hosszú utazás alatt, azonban a rotáció észlelésére tett eddigi kísérletek nem hoztak eredményt. Ha bármilyen bizonyítékot találnánk, miszerint az anyag és antianyag valójában másként viselkednek, vagy megsértik látszólagos szimmetriájukat, az alátámasztaná a szuperhúrelméletet.

Az elmélet támogatóinak a JAXA minden eddiginél nagyobb pontosságú mérései sem szolgáltak jó hírrel, amit három kitörés esetében végeztek el. "Megerősítettük, hogy a CPT-szimmetria ezeken a rendkívül kis távolságokon sem sérült. Ez az eredmény egy alapvető korlátot szab a kvantumgravitációnak, Einstein relativitás elméletét és a kvantummechanika elméletét összehangoló elméletnek" - jelentette be Toma, hozzátéve, hogy a fotonok polaritásában sem észleltek változást, ami azt jelzi, hogy a szimmetria legalább 10^15 részig konzisztens, nyolc nagyságrendnyit szűkítve a korábbi korláton.