Мікроскопічні червоточини теоретично можливі

Червоточини відіграють ключову роль у багатьох науково-фантастичних фільмах -- часто у якості найкоротшого шляху між двома віддаленими точками в космосі. Однак у фізиці ці тунелі в просторі-часі залишались суто гіпотетичними. Зараз вчені представили нову теоретичну модель, завдяки якій мікроскопічні червоточини здаються менш надуманими, ніж у попередніх теоріях.

Про це розповідає видання Phys.org. Свою роботу міжнародна команда вчених під керівництвом доктора Хосе Луїса Блазкеса-Сальседо з Університету Ольденбурга представила у науковому журналі Physical Review Letters.

Червоточини, як і чорні діри, з’являються в рівняннях загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна, опублікованої в 1916 році. Важливим постулатом теорії Ейнштейна є те, що Всесвіт має чотири виміри -- три просторові виміри і час як четвертий вимір. Разом вони утворюють те, що відоме як простір-час, і простір-час може розтягуватися і вигинатися масивними предметами, такими як зірки, подібно до того, як гумовий лист викривляється металевою кулькою, що осідає в ньому.

Кривизна простору-часу визначає спосіб руху таких об′єктів, як космічні кораблі та планети, а також світло, що рухається всередині нього. "Теоретично, простір-час також може бути зігнутий і вигнутий без масивних предметів", - говорить Блазкес-Сальседо, який перевівся у Мадридський університет Комплутенсе в Іспанії. У цьому сценарії червоточина представляла б собою надзвичайно вигнутий регіон у просторі-часі, який нагадує дві взаємопов’язані воронки та з’єднує дві віддалені точки космосу, як тунель. "З математичної точки зору такий короткий шлях був би можливий, але ніхто ніколи не спостерігав справжньої червоточини", - пояснює фізик.

Більш того, така червоточина була б нестабільною. Якщо, наприклад, космічний корабель влетів в одну з них, він би миттєво колапсував у чорну діру -- об′єкт, в якому матерія зникає, щоб ніколи не можна було її побачити. Зв’язок, який вона забезпечувала з іншими місцями у Всесвіті, був би перерваний. Попередні моделі дозволяють припустити, що єдиний спосіб утримувати червоточину відкритою -- це екзотична форма матерії, яка має негативну масу, або іншими словами, важить менше, ніж нічого, і яка існує лише в теорії. Однак Блазкес-Сальседо та його колеги, доктор Крістіан Нолл з Університету Ольденбурга та Євген Раду з Університету Авейру в Португалії демонструють у своїй моделі, що червоточини також можуть бути прохідні без такої матерії.

Дослідники обрали порівняно простий "напівкласичний" підхід. Вони поєднали елементи теорії відносності з елементами квантової теорії та класичної теорії електродинаміки. У своїй моделі вони розглядають певні елементарні частинки, такі як електрони та їх електричний заряд, як матерію, яка повинна пройти крізь червоточину. В якості математичного опису вони обрали рівняння Дірака, формулу, яка описує функцію ймовірної щільності частинки у відповідності з квантовою теорією та відносностю як так зване поле Дірака.

Як повідомляють фізики у своєму дослідженні, саме включення поля Дірака в їхню модель дозволяє існувати червоточині, через яку здатна проходити матерія, за умови, що співвідношення між електричним зарядом і масою червоточини перевищує певну межу. На додаток до матерії, сигнали -- наприклад, електромагнітні хвилі -- також можуть перетинати крихітні тунелі у просторі-часі. Мікроскопічні червоточини, постульовані командою, ймовірно, не будуть придатними для міжзоряних подорожей. Більше того, модель доведеться додатково вдосконалити, щоб з′ясувати, чи можуть існувати такі незвичайні структури насправді. "Ми вважаємо, що червоточини також можуть існувати в цілісній моделі", - каже Блазкес-Сальседо.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.