O Αιθέρας επιστρέφει για να εκτοπίσει την σκοτεινή ύλη

Κάποιοι νομίζουν ότι η ιδέα του Αιθέρα στη φυσική πέθανε οριστικά με το πείραμα του Μίκελσον-Μόρλεϊ το 1887.
Όμως νέες επιστημονικές θεωρίες και κοσμολογικά μοντέλα καθώς και ένα πρόσφατο άρθρο του New Scientist έρχονται να τους διαψεύσουν και να ταράξουν τα νερά της σύγχρονης φυσικής.

O Αιθέρας επιστρέφει για να εκτοπίσει την σκοτεινή ύλη

Από το παράθυρο του γραφείου του, ο Γκλέν Στάρκμαν μπορεί να δει την τοποθεσία όπου ο Άλμπερτ Μίκελσον και ο Έντουαρντ Μόρλεϊ πραγματοποίησαν το περίφημο πείραμα του 1887 το οποίο απέκλεισε την παρουσία ενός απανταχού διεισδυτικού «αιθέρα» στο διάστημα, ορίζοντας το σκηνικό για την ειδική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Έτσι μοιάζει ειρωνικό που ο Στάρκμαν, ο οποίος βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο Κέις Γουέστερν Ρεζέρβ στο Κλίβελαντ του Οχάϊο, προτείνει τώρα μια θεωρία η οποία θα φέρει τον Αιθέρα στο προσκήνιο. Ενώ αυτό θα αψηφούσε τον Αϊνστάιν, ο αιθέρας του Στάρκμαν θα απαλλάσσονταν από την ανάγκη για σκοτεινή ύλη.

Οι φυσικοί του 19ου αιώνα πίστευαν ότι όπως ακριβώς τα ηχητικά κύματα μετακινούνται διαμέσου του αέρα, τα κύματα του φωτός πρέπει να μετακινούνται διαμέσου μιας απανταχού διεισδυτικής φυσικής ουσίας, την οποία και κάλεσαν φωτοφόρο Αιθέρα. Ωστόσο, το πείραμα των Μίκελσον-Μόρλεϊ απέτυχε να βρει οποιαδήποτε ίχνη Αιθέρα, και 18 χρόνια μετά απ’αυτό, η ειδική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν πρότεινε ότι το φως διαδίδεται διαμέσου ενός κενού. Η ιδέα του Αιθέρα εγκαταλείφθηκε – αλλά απ’ότι φαίνεται, δεν απορρίφθηκε εξολοκλήρου.

Ο Στάρκμαν και οι συνάδερφοί του, Τόμ Ζλόσνικ και Πέντρο Φερέϊρα του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, επαναφέρουν στο προσκήνιο τον Αιθέρα σε μια νέα μορφή για να λύσει το αίνιγμα της σκοτεινής ύλης, τη μυστηριώδη ουσία που προτάθηκε για να εξηγήσει για ποιο λόγο οι γαλαξίες φαίνεται να περιέχουν πολύ περισσότερο μάζα απ’όσο μπορεί να υπολογιστεί από την ορατή τους ύλη. Διατύπωσαν ως αρχή έναν Αιθέρα ο οποίος είναι ένα πεδίο, αντί μια ουσία, το οποίο διεισδύει στο χωροχρόνο. «Εάν αφαιρέσετε οτιδήποτε άλλο στο σύμπαν, ο Αιθέρας θα παραμείνει εκεί», αναφέρει ο Ζλόσνικ. Αυτό το Αιθερικό πεδίο δεν έχει να κάνει με το φως, αλλά μάλλον είναι κάτι το οποίο ενισχύει την βαρυτική έλξη των αστέρων και των γαλαξιών, κάνοντας τα να μοιάζουν βαρύτερα, αναφέρει ο Στάρκμαν. Αυτό το πετυχαίνει αυξάνοντας την ευελιξία του ίδιου του χωροχρόνου, «Συχνά φανταζόμαστε το χωροχρόνο ως ένα λαστιχένιο σεντόνι το οποίο τυλίγεται από ένα μαζικό αντικείμενο», αναφέρει ο Στάρκμαν. «Ο Αιθέρας κάνει αυτό το λαστιχένιο σεντόνι πιο κυρτό σε τμήματα, ώστε η ύλη να μοιάζει ότι έχει ένα αρκετά μεγαλύτερο βαρυτικό αποτέλεσμα από αυτό που θα περίμενες να έχει από το βάρος της.» Οι υπολογισμοί της επιστημονικής ομάδας δείχνουν ότι αυτή η βαρυτική ενίσχυση που προκαλείται από τον Αιθέρα, θα εξηγήσει τις παρατηρούμενες υψηλές ταχύτητες των αστέρων στους γαλαξίες, που μέχρι στιγμής αποδίδονταν στην παρουσία της σκοτεινής ύλης.

Αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που οι φυσικοί έχουν προτείνει μεταβολές στη βαρύτητα για να απαλλαχθούν από την αόρατη σκοτεινή ύλη. Η ιδέα προτάθηκε αρχικά από τον Μορδεχάι Μίλγκρομ ενώ ήταν στο πανεπιστήμιο του Πρίνσετον στη δεκαετία του 80. Πρότεινε ότι ο νόμος της βαρύτητας του αντίστροφου τετραγώνου εφαρμόζεται μόνο όπου η επιτάχυνση που προκαλείται από το πεδίο είναι πάνω από ένα συγκεκριμένο όριο, ας το ορίσουμε ως α0. Κάτω από αυτή την τιμή, το πεδίο διαλύεται πιο αργά, εξηγώντας την παρατηρούμενη επιπλέον βαρύτητα.
«Δεν ήταν πραγματικά μια θεωρία, ήταν μια υπόθεση», αναφέρει ο κοσμολόγος Σον Κάρολ στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο στο Ιλλινόις.

Κατόπιν, το 2004 αυτή η ιδέα των μεταβαλλόμενων Νευτώνειων Δυναμικών (MOND) συμβιβάστηκε με την γενική σχετικότητα από το Τζάκομπ Μπεκενστάϊν στο Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ, στο Ισραήλ (New Scientist 22 Iανουαρίου 2005, σελ. 10), κάνοντας την MOND ένα γνήσιο διεκδικητή στα μάτια ορισμένων φυσικών. «Η δουλειά του Μπεκενστάϊν ήταν λαμπρή, αλλά τρομερά πολύπλοκη, χρησιμοποιώντας πολλά διαφορετικά και αυθαίρετα πεδία και παραμέτρους», αναφέρει ο Φερέϊρα, «Νοιώσαμε ότι κάτι τόσο πολύπλοκο δεν θα μπορούσε να είναι η τελική θεωρία».

Τώρα η ομάδα του Στάρκμαν έχει αναπαράγει τα αποτελέσματα του Μπέκενστάϊν χρησιμοποιώντας μόνο ένα πεδίο – ο νέος Αιθέρας (http://www.arxiv.org/astro-ph/0607411). Ακόμα πιο σκανδαλιστικά, οι υπολογισμοί αποκαλύπτουν μια στενή σχέση μεταξύ του ορίου επιτάχυνσης α0 – το οποίο εξαρτάται απ’τον Αιθέρα – και του ρυθμού επιτάχυνσης του διαστελλόμενου σύμπαντος. Οι αστρονόμοι έχουν αποδώσει αυτή την επιτάχυνση σε κάτι που καλούν σκοτεινή ενέργεια, έτσι κατά κάποιο τρόπο ο Αιθέρας σχετίζεται με αυτή την οντότητα. Το ότι βρέθηκε αυτή η σύνδεση είναι πραγματικά κάτι βαθύτερο, αναφέρει ο Μπέκενστάϊν. Η επιστημονική ομάδα τώρα ερευνά το πώς ο Αιθέρας μπορεί να προκαλέσει την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος.

Ο Ανδρέας Άλμπερχτ, ένας κοσμολόγος του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, πιστεύει ότι αυτό το μοντέλο του Αιθέρα χρίζει περαιτέρω έρευνας. «Πετύχαμε κάποια αληθινά βαθύτερα προβλήματα με την κοσμολογία, με σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια», αναφέρει. «Αυτό μας λέει ότι θα πρέπει να αναθεωρήσουμε την θεμελιώδη φυσική και να δοκιμάσουμε κάτι νέο.»

Και ο Μπεκενστάϊν και ο Άλμπερχτ λένε ότι η ομάδα του Στάρκμαν θα πρέπει τώρα να ελέγξει προσεχτικά εάν η θεωρία του Αιθέρα ταιριάζει με τις κινήσεις των πλανητών μέσα στο ηλιακό μας σύστημα, οι οποίες είναι γνωστές σε μεγάλο βαθμό ακριβείας, και επίσης εξηγούν τι ακριβώς είναι αυτός ο Αιθέρας. Ο Φερέϊρα συμφωνεί: «Το βάρος είναι οπωσδήποτε πάνω σε εμάς, να καθιερώσουμε αυτή τη θεωρία, ώστε να μη μοιάζει ως μία ακόμα φανταστική εξήγηση», αναφέρει.

Ωστόσο, οι φυσικοί μπορεί να είναι διστακτικοί να αναστήσουν οποιοδήποτε είδος Αιθέρα διότι έρχεται σε αντίθεση με την ειδική σχετικότητα σχηματίζοντας ένα απόλυτο πλαίσιο αναφοράς. «Παρουσιάζει ενδιαφέρον, αυτή η αμφιλεγόμενη άποψη θα το κάνει πιο εύκολο να ελεγχθεί πειραματικά», αναφέρει ο Κάρολ.

Πηγή: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2006-08/ns-ert082306.php

NEW-SCIENTIST 26-8-2006

Το paper της ομάδας Στάρκμαν:
http://www.arxiv.org/astro-ph/0607411