Se crede că gravitația este responsabilă pentru tot ceea ce se întâmplă în Universul nostru: de la căderea mărului lui Isaac Newton, până la rotația găurilor negre din centrele galaxiilor.
De obicei, ne gândim la gravitație ca la o forță care atrage lucrurile spre obiecte masive. În unele manuale de fizică, în special în clasele elementare, se pot găsi afirmații conform cărora „gravitația Pământului atrage obiecte din apropiere”.
- Gravitația este o forță din Univers, dar nu este forța de atracție, ci una de accelerare.
- Newton a fost primul care a descoperit Legea Universală a Gravitației, iar Einstein a continuat munca sa cu succes.
- Specialiștii vorbesc despre o a cincea dimensiune în Univers, dar nu se poate spune dacă gravitația funcționează și în această dimensiune.
Dar este așa? Cercetătorii consideră că termenul „accelerare”, mai corect decât „atragere” și aici este cheia gravitației. Ideea este că gravitația nu atrage deloc obiecte; mai degrabă, îndoaie spațiu-timp, forțând obiectele să urmeze curbele pe care le creează, determinându-le să accelereze uneori. În acest articol, vom înțelege ce este cu adevărat gravitația.
Gravitația newtoniană
În 1665-1667, ciuma bubonică a izbucnit în Anglia. În această perioadă, un tânăr om de știință pe nume Isaac Newton s-a întors de la Universitatea Cambridge la ferma familiei sale din Woolsthorpe. Timpul petrecut în izolare i-a permis să înțeleagă natura fizică a luminii: Newton a efectuat multe experimente și a ajuns la concluzia că lumina poate fi privită ca un flux de particule care provin dintr-o sursă și se deplasează în linie dreaptă către cel mai apropiat obstacol.
Se crede că, în același timp, Newton a devenit autorul celei mai faimoase descoperiri, Legea Universală a Gravitației . El a făcut o descoperire conceptuală recunoscând două tipuri diferite de mișcare: uniformă și accelerată.
Este important să înțelegem că pentru contemporanii lui Newton, gravitația era o forță pământească; era limitată la obiecte aflate în apropierea suprafeței Pământului. Dar în livada de mere a familiei, Newton a descoperit că gravitația este o forță universală. Se extinde chiar la planete, la Lună, stele și dincolo de acestea.
Astăzi, datorită lucrărilor unui alt mare om de știință, știm că energia face ca spațiului-timp să se îndoaie: conform relativității generale, gravitația ia naștere din curbura spațiului și timpului și a obiectelor precum Soarele și Pământul.
Gravitația lui Einstein
Încercând să descopere cele mai mari mistere ale Universului, Albert Einstein, care în acel moment împlinea 30 de ani, a realizat că spațiul-timp nu se îndoaie prin forță, ci prin masă. Curbele pe care obiectele masive, precum Soarele, le lasă sub ele, spun energiilor cum să se miște.
Ne putem imagina spațiul-timp sub forma unei țesături dense întinse uniform, în centrul căreia a fost aruncată o bilă de biliard. La fel cum o țesătură se îndoaie sub presiunea unei mingi, la fel și spațiul-timp se îndoaie sub presiunea obiectelor.
În loc de minge și pânză, vă puteți imagina și o mașină care se mișcă de-a lungul unui drum sinuos. Când mașina coboară pe un deal, accelerează. Obiectele masive din Univers sunt ca niște mașini care creează curbe extreme în spațiu-timp.
Fântânile de gravitație sunt un concept care ne spune că cu cât un corp este mai masiv, cu atât mai mare este fântâna de gravitație pe care o generează.
Gravitația și asteroizii
Pentru a înțelege mai bine cum funcționează gravitația și cum poate accelera obiectele, luați, de exemplu, Pământul și Luna. Pământul este un obiect destul de masiv. Cel puțin în comparație cu Luna. Aceasta înseamnă că planeta noastră îndoaie destul de puternic țesătura spațiu-timp.
Luna se învârte în jurul planetei noastre datorită curburii spațiu-timp cauzate de masa Pământului. Se pare că se mișcă pur și simplu de-a lungul pantei descendente pe care o face planeta noastră. În acest sens, nicio forță nu acționează asupra satelitului Pământului. Ea urmează doar o anumită cale . Dar de ce, în acest caz, nu cad pe orbită toți asteroizii și meteoriții care zboară pe lângă planeta noastră?
Motivul, cred cercetătorii, constă în calea pe care o parcurge un obiect, care depinde de o serie de factori, precum viteza, traiectoria și masa obiectelor în cauză. Din acest motiv, în fiecare zi sute de astronomi din întreaga lume observă multe comete și asteroizi care trec pe lângă Pământ și nu cad pe orbita acestuia.
A cincea dimensiune
Se crede că materia întunecată este o formă misterioasă de materie, inaccesibilă observării directe, deoarece nu participă la interacțiunea electromagnetică. Materia întunecată reprezintă cea mai mare parte a masei din Univers.
La începutul anilor 1930, radioastronomul Jan Oort a consolidat ipoteza existenței materiei întunecate descoperind că, pentru ca grupul local de galaxii să se miște, trebuie să existe mai multă materie decât observăm. De atunci, materia întunecată i-a ajutat pe cercetători să explice cum funcționează gravitația, deoarece multe obiecte s-ar dizolva sau s-ar destrăma pur și simplu fără un fel de „factor x” – materia întunecată. Deoarece această substanță misterioasă nu distruge particulele pe care le vedem și „simțim”, trebuie să aibă alte proprietăți speciale.
Cu toate acestea, există multe probleme în fizică și, pe lângă materia întunecată, există o gamă întreagă de întrebări la care nu există un răspuns în cadrul modelului standard.
„Unul dintre cele mai semnificative exemple este așa-numita problemă a ierarhiei, întrebarea de ce bosonul Higgs este cu atât mai ușor decât scara gravitațională caracteristică. Modelul standard nu poate găzdui unele dintre celelalte fenomene observate. Unul dintre cele mai izbitoare exemple este existența materiei întunecate „
scriu autorii, publicat in Jurnalul de Jurnalul de European Physical C .
Fizicienii de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz, Germania, au ajuns la concluzia că materia întunecată ar fi putut apărea ca urmare a activității fermionilor, particule cu rotire pe jumătate întregi. Cercetarea își propune să explice prezența materiei întunecate utilizând modelul WED (modele pentru materia întunecată). În timpul lucrării, au fost studiate masele fermionilor, care, potrivit oamenilor de știință, pot călători în a cincea dimensiune prin portaluri, creând materie întunecată și „materie întunecată fermionică” în a cincea dimensiune.
Noua particulă, a cărei existență nu a fost încă dovedită, este un fel de fermion sau particulă subatomică. Fizicienii cred că aceste particule pot călători prin a cincea dimensiune, legând materia întunecată de toată materia observabilă din Univers. Autorii studiului susțin că această nouă particulă va putea interacționa cu bosonul Higgs și este foarte asemănătoare cu aceasta. Dar masa sa va fi „mai grea”, astfel încât nici cu ajutorul unui colizor sau al acceleratorului de particule, nu poate fi detectată. Nu se poate spune dacă gravitația funcționează cu adevărat și în această dimensiune.
