Das Institut für Physik der Indiana University in Bloomington, Indiana, veranstaltete vom 13. bis 14. März 2023 den zweiten IUCSS Lorentz Violation Workshop on Gravitational Aspects als Online-Konferenz. Der zweite Tag des Workshops fällt mit dem 144. Geburtstag von Albert Einstein zusammen.
Der Workshop konzentriert sich auf EFT-Techniken und Gravitations-SME und befasst sich hauptsächlich mit perturbativer Lorentz- und Diffeomorphismus-Refraktionstheorie in Gravitationskontexten. Neben der Überprüfung und Diskussion relevanter Themen in diesem intensiven Feld werden wir uns auch mit potenziellen Forschungsgebieten befassen. Kurze Live-Präsentationen werden zusammen mit Diskussionszeit Teil des Workshop-Formats sein.
Einer der türkischen Wissenschaftler, außerordentlicher Professor Ali Övgün, nahm seinen Platz im Workshop als Sitzungsleiter ein. Er hat viele Veröffentlichungen zu diesen Themen. Associate Professor Ali Övgün setzt sein Studium und sein akademisches Leben an der Eastern Mediterranean University fort.
Nun möchten wir Ihnen einige Informationen zum Thema vermitteln.
Wissenschaftler haben eine neue Technik entdeckt, um den lang gehegten Glauben zu testen, dass das Universum in jeder Hinsicht gleich ist. Das ist, was wir die Beobachtung des Schattens eines Schwarzen Lochs nennen könnten. Wenn der Schatten etwas kleiner ist, als aktuelle physikalische Theorien vorhersagen, könnte dies die Hummeltheorie der Gravitation stützen, die vorhersagt, was passieren würde, wenn die scheinbar perfekte Symmetrie des Universums tatsächlich nicht so perfekt wäre.
Wenn Forscher ein Schwarzes Loch mit einem so kleinen Schatten finden, könnte dies zu einer völlig neuen Gravitationstheorie führen und möglicherweise sogar Aufschluss darüber geben, warum sich das Universum so schnell ausdehnt.
Symmetrie wird von Physikern geliebt, weil sie es uns ermöglicht, einige der tiefsten Geheimnisse des Universums zu verstehen. Physiker haben zum Beispiel herausgefunden, dass Sie Ihre Testausrüstung ändern können, selbst wenn Sie bei einem Experiment zu physikalischen Grundlagen die gleichen Ergebnisse erhalten.
Mit anderen Worten, wo auch immer Sie das Experiment im Weltraum durchführen, das Ergebnis des Experiments wird dasselbe sein. Dies kommt aus mathematischer Sicht direkt nach dem Impulserhaltungssatz.
Ein weiteres Beispiel: Wenn Sie Ihr Experiment einmal durchführen, eine Weile warten und dann wiederholen, wird das Ergebnis dasselbe sein (wieder alle Dinge gleich). In engem Zusammenhang mit dieser zeitlichen Symmetrie steht der Energieerhaltungssatz, der besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann.
Eine weitere wichtige Symmetrie ist die Grundlage der zeitgenössischen Physik. Sie ist als „Lorentz“-Symmetrie bekannt, zu Ehren des Physikers Hendrik Lorentz, der all dies in den frühen 1900er Jahren entdeckte. Es stellt sich heraus, dass Sie immer noch das gleiche Ergebnis erhalten würden, wenn Sie Ihr Experiment umkehren würden (alle anderen sind gleich). Wenn Sie es auf eine konstante Geschwindigkeit erhöhen, wird das Ergebnis Ihres Experiments immer noch dasselbe sein.
Mit anderen Worten, wenn alle anderen Dinge gleich sind, wird das Ergebnis eines Experiments, das völlig still und mit halber Lichtgeschwindigkeit durchgeführt wird, dasselbe sein.
Die Prinzipien der Physik sind die gleichen, unabhängig von Position, Zeit, Orientierung und Geschwindigkeit. Das ist die Symmetrie, die Lorentz entdeckt hat.
Was können wir aus dieser fundamentalen Symmetrie ableiten? Erstens haben wir Einsteins vollständige Theorie der speziellen Relativitätstheorie, die eine konstante Lichtgeschwindigkeit festlegt und erklärt, wie Objekte, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, mit Raum und Zeit zusammenhängen.
Schwerkraft der Wespe
Die Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie sind so grundlegend für die Physik, dass sie fast als Supertheorie der Physik angesehen werden können. Wenn Sie Ihre eigene Theorie darüber entwickeln wollen, wie die Welt funktioniert, muss sie mit diesen Prinzipien übereinstimmen.
Oder sollte nicht sein.
Physiker arbeiten ständig daran, neue und verbesserte physikalische Theorien zu entwickeln, da ältere Theorien wie die allgemeine Relativitätstheorie und das Standardmodell der Teilchenphysik, die erklären, wie Materie die Raumzeit krümmt, nicht alles im Universum erklären können, einschließlich dessen, was am geschieht Zentrum eines Schwarzen Lochs. Zu prüfen, ob beliebte Konzepte wie die Lorentz-Symmetrie in Extremfällen zutreffen, ist ein weiterer fruchtbarer Ort, um nach neuer Physik zu suchen.
Nach einigen Gravitationstheorien ist das Universum möglicherweise nicht perfekt symmetrisch. Nach diesen Vorstellungen hat der Kosmos zusätzliche Komponenten, die ihn dazu zwingen, von Zeit zu Zeit von der Lorentz-Symmetrie abzuweichen. Mit anderen Worten, das Universum kann eine einzigartige oder bevorzugte Orientierung haben.
Diese brandneuen Modelle erklären eine Theorie, die als Wespengravitation bekannt ist. Der Begriff leitet sich vermutlich von der Behauptung der Wissenschaftler ab, dass Hummeln nicht fliegen dürfen, weil wir nicht verstehen, wie ihre Flügel Auftrieb erzeugen. Während diese Gravitationsmodelle als potenzielle Aspekte der neuen Physik hervorstechen, haben wir ein begrenztes Verständnis dafür, wie sie funktionieren und wie sie mit dem Universum, das wir beobachten können, übereinstimmen könnten.
Eine der vielleicht effektivsten Anwendungen von Hummelgravitationsmodellen ist die Erklärung der Dunklen Energie, die für die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist. Es stellt sich heraus, dass ein Effekt, der eine beschleunigte Expansion verursacht, damit zusammenhängen könnte, wie stark unser Universum von der Lorentz-Symmetrie abweicht. Und da wir nicht wissen, was dunkle Energie erzeugt, scheint diese Hypothese ziemlich überzeugend.
Dunkle Silhouette
Sie haben jetzt eine populäre neue Gravitationstheorie, die auf bahnbrechenden Konzepten wie der Verletzung der Symmetrie basiert.
Wie würden Sie diese Theorie testen? Indem man zu einem Schwarzen Loch reist, wo die Schwerkraft maximiert ist.
Die Arbeit der Forscher wurde in Physical Revivew D 103, 044002 (2021) veröffentlicht. Die Forscher untersuchten den Schatten eines Schwarzen Lochs in einem imaginären Universum, das so realistisch wie möglich konstruiert wurde.
Auch die Arbeit von Associate Professor Ali Övgün und Xiao-Mei Kuang Annals of Physics 447 (2022) 169147 „Strong gravitational lensing and shadow constraint in M87 of slow rotierendes Kerr-like black hole“ (Strong gravitational lensing and shadow constraint from M87* of slow rotierendes Kerr-ähnliches Schwarzes Loch).
Darüber hinaus ist eine weitere Studie von İbrahim Güllü und Ali Övgün „Annals of Physics 436, 168721 (2022) Schwarzschild-like black hole with a topological defekt in bumblebee gravity“.
(Erinnern Sie sich an das erste Foto des Schwarzen Lochs M87, das vor nur einem Jahr vom Event Horizon Telescope aufgenommen wurde? Die Region, die alles Licht um und hinter dem Schwarzen Loch absorbierte, war diese eindringlich schöne dunkle Leere in der Mitte des schillernden Rings).
Das Team baute ein sich beschleunigendes Schwarzes Loch (so wie wir es sehen) vor dem Hintergrund eines expandierenden Universums und änderte den Grad der Symmetrieverletzung, um es an das Verhalten dunkler Energie anzupassen, das Wissenschaftler messen können, um das Modell so realistisch wie möglich zu machen.
Sie entdeckten, dass in diesem Szenario der Schatten eines Schwarzen Lochs bis zu 10 % kleiner sein könnte als in einer Welt mit „normaler Schwerkraft“, was ein klares Instrument zur Beurteilung der Schwerkraft von Wespen darstellt. Auch wenn das aktuelle Bild des Schwarzen Lochs M87 zu verschwommen ist, um sie zu unterscheiden, werden Anstrengungen unternommen, um bessere Bilder von mehr Schwarzen Löchern aufzunehmen, damit Wissenschaftler einige der größten Rätsel des Universums weiter untersuchen können.
Quelle: LiveScience
📩 15/03/2023 15:57