SpravodajstvoVeda a výskumVesmír

Všetko, čo vo vesmíre existuje, až na fotóny raz „umrie“: Sú častice svetla naozaj večné?

Štandardný kozmologický model chápe fotóny ako stabilné a večné. Tento problém však naráža na hranice nášho chápania vesmíru.

Myšlienka na ktorej stojí celý vesmír znie, že všetko čo existuje musí jedného času skončiť. Platí to pre galaxie, hviezdy, ale aj čierne diery. Vedci to označujú ako tepelnú smrť vesmíru, moment kedy nastane maximálna entropia, energetická rovnováha vesmíru, vysvetľuje portál Big Think.

Fotóny sú pravdepodobne jedinou časticou, ktorá sa aspoň na prvý pohľad týmto pravidlom neriadi. Ak na ne nepôsobí nijaká ďalšia sila, ich vlastnosti sa nemenia a fotóny ostávajú stabilné naveky. Je to však pravda? Hoci vedci zatiaľ nenašli náznak toho, že by fotón v istom bode „umrel“, ide o problém ktorý stojí na hraniciach toho, čo vedci vedia o vesmíre okolo nás.

Otázka o nekonečnom živote fotónov sa po prvýkrát objavila v dobe, kedy vedci objavili jedny z kľúčových dôkazov expanzie vesmíru. S objavením galaxií mimo Mliečnej dráhy vedci rýchlo zistili, že vzdialené galaxie od nás „utekajú“ a čím vzdialenejšie boli, tým rýchlejšie sa ich vzďaľovanie javilo. Tento efekt sa prejavoval takzvaným Dopplerovym javom, teda posunom vlnovej dĺžky elektromagnetických vĺn. Svetlo vzďaľujúcich sa galaxií sa posúvalo k červenému koncu viditeľného spektra.

Večné fotóny

V dobe tohto významného objavu vedci poznali všeobecnú a špeciálnu teóriu relativity, ktorá vysvetľovala, že svetlo môže svoju frekvenciu zmeniť troma spôsobmi. Prvým je interakcia s hmotou alebo energiou, druhým je pohyb pozorovateľa buď k, alebo od zdroja svetla a posledným je zmena v zakrivení vesmíru, či už prostredníctvom gravitácie alebo expanzie vesmíru.

Hypotéza unaveného svetla sa po prvýkrát objavila v roku 1929 a sformuloval ju Fritz Zwicky. Zwicky zaviedol termín supernova a sformuloval hypotézu temnej hmoty. Podľa teórie tohto známeho vedca svetlo stráca energiu kolíziami s inými časticami poletujúcimi vo vesmíre. Inak povedané, čím väčšiu vzdialenosť musí svetlo prejsť, tým viac energie stratí.

Jeho teóriu vedci takmer okamžite vyvrátili, pretože nesúhlasila s tým, čo pozorovali. Ak by bolo svetlo „unavené“ interakciou s časticami, potom by sa rýchlosť svetla musela líšiť na základe toho, akým médiom by prechádzala. Toto tvrdenie je síce pravda. Svetlo sa inak šíri vodou ako vákuom, no rovnaký jav by museli pozorovať astronómovia aj vo vákuu. Ďalším problémom bolo, že podľa Zwickyho teórie by mali byť vzdialené galaxie rozmazanejšie, čo ale nie je pravda. Pri pozorovaní vesmíru sú vzdialené galaxie rovnako ostré, ako tie bližšie.

Čo sa týka životnosti fotónov, existuje množstvo myšlienkových experimentov, ktoré sa ponárajú do hĺbok kvantovej fyziky a vlastností svetla. Podľa súčasného chápania zákonov fyziky však fotóny budú existovať naveky. Expanzia vesmíru môže fotóny preniesť do nižších energií prostredníctvom dopplerovho javu, no podľa vedcov sa fotóny ani vo svojej najnižšej energii nepremenia na nič iné.

Štandardný model vesmíru však fotóny chápe ako stabilné častice, za predpokladu že nám neunikajú kľúčové informácie schopné zmeniť spôsob, akým vnímame vesmír okolo nás. Fotóny sa môžu vytratiť, ale nikdy z vesmíru nezmiznú.  

Tagy
Zobraziť komentáre
Close
Close