Lys! Vi vet at det farer av gårde med lysets hastighet. Når det gjelder å avdekke strukturen av tid og rom kan lys være den endelige nøkkelen til å fravriste universet dets hemmeligheter. Noe av svaret kan ligge i en tidsreise som 2 fotoner, gammastråler med forskjellige bølgelengde, har foretatt. En reise som har tatt hele 7 milliarder lysår.
Relativitetsteorien
Grunnlaget for vår forståelse av tid og rom er Einsteins relativitetsteori. I følge Einstein vil all form av elektromagnetisk stråling, det vil si alt fra infrarødt langbølget lys – til synlig lys – til røntgenstråler – og til kortbølgede gammastråler, ha samme hastighet.
Kortbølgede gammasinker?
Noen teleskoper har imidlertid registrert at gammastråler med forskjellig bølgelengde har ankommet jorden til forskjellige tidspunkter. Man har antatt at de stammer fra samme gammaglimt. Hva kan være årsaken?
En enkel forklaring er at den langbølgede og den kortbølgede fotonen ble sendt av gårde til forskjellige tidspunkter. Men en mer interessant teori har vært om det er noe i den måten rommet fungerer på som senker hastigheten til kortbølgede gammastråler. Hvis det er tilfelle, kan Einstein ha tatt feil? Kan høyenergipartikler bevege seg saktere enn lysets hastighet.
Noen teorier antyder at universet ikke er friksjonsfritt og konsistent. (Dette kunne kanskje forklart hvorfor noen teleskoper registrerer et aviik i ankomsttidene for gammastråling med forskjellig bølgelengde, og dermed styrke teorien om at høyenergipartikler (gammstråler) har en hastighets som er lavere enn lysets.)
Har verdensrommet innebygget motstand?
For å belyse disse teoriene brukes bobleplast som en illustrasjon. En svært stor kule (langbølget infrarødt lys) vil kunne rulle over bobleplasten uten særlige hindringer, men en svært liten kule (kortbølgede gammastråler) vil hele tiden bumpe mot boblene og få redusert hastigheten.
Hvis dette var tilfelle så ville det ødelegge Einsteins teori om at alt lys beveger seg med samme hastighet.
Satelitten Fermi blir satt på saken
Det fantes imidlertid ingen eksperimentelle bevis som støttet eller avkreftet en slik teori – ikke før satellitten Fermi ble satt på jobben. Nasa’s gammastråle detektiver ledet av Julie McEnery bruker Fermi til å lete etter svarene i høyenergi stråling fra universet i form av gammastråling.
satellitten Fermi
Har de funnet noe?
”Vi er svært opprømte”, sier Julie McEnery som er Project scientist for Fermi Nasa. ”fordi vi har oppfanget unike eksperimentelle bevis som gjør det mulig å utforske den fundamentale strukturen av tid og rom”.
Julie Mcenery forklarer: ”Hvorfor skulle 2 små lyspartikler, med forskjellig bølgelengde, ha så stor betydning? Du må se dem begge – den ene veldig stor og den andre veldig liten – i en sammenheng for å forstå universet som et hele. Så langt har Einstein’s relativitetsteori, som beskriver tid og rom, vært en spektakulært vellykket forklaring på universets oppførsel.
Kvantemekanikken beskriver på den annen side beskriver hvordan atomer og ennå mindre partikler fungerer. Men et av vitenskapens store utfordringer er at man ikke har klart å harmonisere disse to – å få dem til å passe sammen – i en forenende og altomfattende teori.
De så lyset
”Vi observerte et gammaglimt” sier Julie McEnery. Et gammaglimt er en enorm eksplosjon. Den utløste et stort antall fotoner med enorme mengder energi. Disse fotonene reiste 7 milliarder lysår for å komme hit, og ennå ble de kortbølgede gammastrålene registrert bare 900 millisekunder senere enn de mer langbølgede.
Når vi tar hensyn til at fotonene har vært underveis i 7 milliarder lysår, så kan vi konkludere med Men at Fermi ikke kunne registrere aviik i ankomsttiden for kortbølgede og langbølgede gammastråler. Dette ser derfor ut til å bekrefte Einstein’s teori om at universet er friksjonsfritt og konsistent.
Gjennom Fermi har man altså fått eliminert en av teoriene om hvordan universet oppfører seg. Og uten at man fortsetter å eliminere kan man ikke finne om teorien som forklarer alt, virkelig eksisterer.
Vi har byttet litt om på rekkefølgen i de informasjonene som gis i videoen for å bedre forståelsen.
Kilde: Nasa
Tags: Einstein
