Alimlər Eynşteynin İşıq Sürəti Qaydasını Pozmağa Çalışdılar: Kosmik Şüalarla Yeni Sınaq

1887-ci ildə həyata keçirilən tarixi bir təcrübə kainat haqqında təməl anlayışımızı yenidən formalaşdırdı. Amerikalı fiziklər Albert Maykelson və Edvard Morli, işığın fərqli istiqamətlərdə hərəkət sürətini müqayisə edərək, Yerin kosmosdakı hərəkətini aşkar etməyə cəhd etdilər. Lakin onların təcrübəsi heç bir fərq tapmadı. Bu gözlənilməz "sıfır nəticə" elmi tarixin ən təsirli çıxışlarından birinə çevrildi. Məhz bu nəticə, Albert Eynşteynin işıq sürətinin sabit olduğunu irəli sürməsinə gətirib çıxardı ki, bu da onun xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin əsasını təşkil edir.

Xüsusi nisbilik, fizika qanunlarının, müşahidəçilərin bir-birlərinə nəzərən necə hərəkət etmələrindən asılı olmayaraq, onlar üçün eyni qalması prinsipini müəyyən edir. Bu təməl fikir Lorentz dəyişməzliyi kimi tanınır. Bu prinsip yüz ildən artıqdır ki, müasir fizikanın, xüsusən də kvant nəzəriyyəsi və Hissəcik Fizikasının Standart Modeli kimi nəzəriyyələrin təməl fərziyyəsidir. Standart Model indiyə qədər yaradılmış ən dəqiq yoxlanılmış elmi nəzəriyyədir və eksperimental sınaqlardan müstəsna həssaslıqla keçib. Bu cür uğurlu bir rekord varkən, alimlərin Lorentz dəyişməzliyini niyə yenidən şübhə altına alması sualı yaranır. Cavab Eynşteynin digər bir böyük nəzəriyyəsində, yəni cazibə qüvvəsini fəza-zamanın özünün əyilməsi kimi izah edən ümumi nisbilik nəzəriyyəsində gizlənir.

Fərdi olaraq çox uğurlu olmalarına baxmayaraq, kvant nəzəriyyəsi və ümumi nisbilik nəzəriyyəsi bir-biri ilə tam uyğun gəlmir. Kvant fizikası reallığı ehtimal dalğa funksiyaları ilə təsvir edir, ümumi nisbilik isə maddə və enerjinin fəza-zamanın həndəsəsini necə formalaşdırdığını izah edir. Bu iki yanaşma, hissəciklər əyri fəza-zaman daxilində hərəkət etdikdə və eyni zamanda bu əyriliyə təsir göstərdikdə bir yerdə mövcud olmaqda çətinlik çəkirlər. Nəticədə, bu iki nəzəriyyəni vahid bir çərçivədə – kvant cazibə qüvvəsi kimi birləşdirmək üçün edilən səylər tez-tez eyni problemə rast gəlir. Bir çox təklif olunan həllər, Lorentz dəyişməzliyinin olduqca kiçik pozuntularını tələb edir. Bu pozuntular indiki fizika qanunlarından kənarda olan yeni bir fizikanın sirlərini açmağa kömək edə bilər.

Lorentz dəyişməzliyini pozan kvant cazibə modellərindən irəli gələn bir proqnoz, işığın sürətinin fotonun enerjisindən bir qədər asılı ola biləcəyidir. Belə bir təsir mövcud sınaq məhdudiyyətlərinə uyğunlaşmaq üçün çox zəif olmalıdır. Bununla belə, ən yüksək foton enerjilərində, xüsusilə də çox yüksək enerjili qamma şüalarında aşkarlanma ehtimalı var. Tədqiqat qrupu bu ideyanı astrofiziki müşahidələrdən istifadə edərək sınaqdan keçirməyə qərar verdi. Onların yanaşması işığın kainatda qət etdiyi böyük məsafələrə əsaslanır. Əgər fərqli enerjilərə malik fotonlar uzaq bir mənbədən eyni vaxtda yayımlanarsa, onların sürətlərindəki mikroskopik fərqlər belə, Yerə çatana qədər ölçülə bilən gecikmələrə səbəb ola bilər.

Tədqiqatçılar yeni bir statistik metod tətbiq edərək, mövcud çox yüksək enerjili qamma şüaları ölçmələrini birləşdirdilər. Məqsəd, Eynşteynin fərziyyələrinin ekstremal kosmik şəraitdə qüvvədən düşə biləcəyinə dair dəlillər tapmaq idi. Nəticə isə Eynşteynin nəzəriyyələrinin bir daha möhkəm dayandığını göstərdi. Tədqiqat Lorentz dəyişməzliyinin heç bir pozuntusunu aşkarlamadı. Buna baxmayaraq, nəticələr əhəmiyyətlidir. Yeni analiz əvvəlki məhdudiyyətləri on dəfə yaxşılaşdıraraq, yeni fizikanın gizlənə biləcəyi yeri kəskin şəkildə daraltdı. Bu axtarış davam edəcək. Çerenkov Teleskopları Tədqiqat Rəsədxanası (Cherenkov Telescope Array Observatory) kimi növbəti nəsil rəsədxanalar daha yüksək həssaslıqla qamma şüalarını aşkar etmək üçün hazırlanır. Bu yeni alətlər alimlərə Eynşteynin ideyalarının sərhədlərini zorlamağa və fizikanın ən dərin əsaslarını yoxlamağa imkan verəcək.