Zjawisko, które przeczy podstawom fizyki
Promieniowanie Czerenkowa bywa nazywane świetlnym odpowiednikiem gromu dźwiękowego. Powstaje, gdy naładowana cząstka przecina lokalną „barierę świetlną” w danym materiale, emitując charakterystyczną, niebieskawą poświatę. W wodzie, szkle czy innym ośrodku jest to zjawisko przewidziane i dobrze zrozumiane. Prawdziwy problem pojawia się w kontekście pustki. Według szczególnej teorii względności Einsteina, nic nie może poruszać się szybciej od światła w próżni. Ponieważ próżnia nie jest ośrodkiem materialnym, promieniowanie Czerenkowa nie ma tam prawa występować. Gdyby jednak je zaobserwowano, oznaczałoby to, że coś fundamentalnego umyka naszemu rozumieniu rzeczywistości. Babiczew proponuje rewolucyjne spojrzenie: taka detekcja mogłaby sugerować, że próżnia wcale nie jest bierną pustką, lecz pewną strukturą o swoich własnych właściwościach i zgromadzonej energii.
Słowo „duch” w fizyce teoretycznej ma podwójne, dość nietypowe znaczenie. Po pierwsze, może oznaczać pewien sztuczny twór matematyczny, wprowadzony do równań dla zachowania ich spójności. Po drugie, i ciekawiej, może odnosić się do fizycznego zaburzenia o ujemnej energii, które jest sygnałem niestabilności całego systemu.
Tutaj pokazujemy, że można rozważyć dwa pozornie bardzo różne efekty fizyczne, promieniowanie Czerenkowa i niestabilność ducha, z tej samej perspektywy. To znaczy, zademonstrujemy, że promieniowanie Czerenkowa można interpretować jako niestabilność z tworzeniem ducha niosącego ujemną energię – wyjaśnia badacz
Proponowany mechanizm jest koncepcyjnie prosty: system może obniżyć swoją całkowitą energię, generując parę zaburzeń. – jedno z energią dodatnią, a drugie z ujemną. To drugie to właśnie „duch”. Gdyby taki proces był możliwy, oznaczałoby to, iż stan wyjściowy, który uważaliśmy za stabilną próżnię o najniższej energii, w rzeczywistości taki nie jest. Babiczew twierdzi, że kinematyka tego procesu jest w pełni równoważna kinematyce promieniowania Czerenkowa. Obserwacja poświaty w pustce mogłaby zatem sugerować, że kwantowa próżnia czasami zachowuje się jak ośrodek materialny, co podważyłoby nasze najbardziej podstawowe definicje.
Czego brakuje w naszej układance?
Dlaczego te rozważania mają jakiekolwiek znaczenie? Odkąd powstały, ogólna teoria względności i mechanika kwantowa pozostają w fundamentalnym konflikcie. To dwie niezwykle skuteczne teorie, które jednak uparcie odmawiają współpracy. Obecny opis grawitacji jest niekompletny, a sygnał w postaci promieniowania Czerenkowa w próżni mógłby dać nam wgląd w zachowanie czasoprzestrzeni w ekstremalnych warunkach, gdzie obowiązujące modele zawodzą.
Czytaj też: Pokonali ostatni bastion elektronów. Fizycy zmierzyli je w cieczy
Taka obserwacja pomogłaby zawęzić pole poszukiwań dla ulepszonych teorii grawitacji, wskazując, które kierunki modyfikacji są obiecujące, a które można odrzucić. Gdyby okazało się, że próżnia jest niestabilna, musielibyśmy zasadniczo przemyśleć podstawy całej fizyki. Babiczew wskazuje kilka potencjalnych ścieżek dalszych badań, jak analiza quasi-stabilnych konfiguracji w zmodyfikowanych teoriach grawitacji czy badanie rozwoju niestabilności duchów za pomocą metod numerycznych. Mimo to, na dziś cała ta koncepcja pozostaje w sferze czysto teoretycznych rozważań.