Naukowcy badają możliwość wykorzystania ruchów sejsmicznych na Ziemi do testowania modeli grawitacji różniących się od ogólnej teorii względności Einsteina. Obecne rozumienie grawitacji opiera się na założeniu, że ciemna materia i ciemna energia, które stanowią 95% wszechświata, są bytami fizycznymi. Wiadomo jednak, że ogólna teoria względności jest niekompletna, co prowadzi do propozycji zmodyfikowanych teorii grawitacji. Badając, w jaki sposób fale sejsmiczne przemieszczają się w warunkach zmodyfikowanej grawitacji, naukowcy mogą wykorzystać dobrze znane właściwości Ziemi, aby zweryfikować te teorie. Chociaż nie znaleziono żadnych odchyleń od pracy Einsteina, niezbędne jest opracowanie większej liczby narzędzi do badania zmodyfikowanej grawitacji. Źródło: Narodowe Laboratorium Argonne

Naukowcy badają wykorzystanie ruchów sejsmicznych Ziemi do testowania alternatywnych modeli grawitacji wykraczających poza ogólną teorię względności Einsteina. Analizując fale sejsmiczne w warunkach zmodyfikowanej grawitacji, naukowcy mogą ograniczyć te teorie i kontynuować poszukiwania pełniejszego zrozumienia grawitacji.

Testowanie możliwości modeli grawitacji innych niż ogólna teoria względności może być bliżej domu, niż nam się wydaje. Zespół naukowców zaproponował, że możemy wykorzystać ruchy sejsmiczne w samej Ziemi do testowania zmodyfikowanej grawitacji.

Nie rozumiemy 95% zawartości wszechświata. Niewiadome, zwane łącznie ciemnym sektorem, obejmują zarówno ciemną materię, jak i ciemną energię. Ciemna materia wydaje się być dominującą formą materii we wszechświecie, a każda galaktyka zawiera do 80% tej niewidzialnej formy materii. Tymczasem ciemna energia jest pewnym źródłem energii, które wypełnia całą czasoprzestrzeń i odpowiada za przyspieszoną ekspansję kosmosu.

Jednak stwierdzenie, że ciemna materia i ciemna energia są bytami fizycznymi, opiera się na założeniu, że nasze rozumienie grawitacji jest prawidłowe. Obecnie nasze najlepsze zrozumienie grawitacji pochodzi z ogólnej teorii względności Einsteina. Teoria ta mówi nam, że grawitacja jest manifestacją zakrzywiania i wypaczania samej czasoprzestrzeni.

Ale wiemy, że ogólna teoria względności jest niekompletna. Wiemy, że rozpada się w centrach czarnych dziur i na początku wszechświata. Wiemy więc, że nie mamy jeszcze pełnej historii grawitacji w naszych rękach. Zmotywowani tym, wielu ludzi przez dziesięciolecia proponowało teorie zmodyfikowanej grawitacji, które stanowią zestaw rozszerzeń i udoskonaleń oryginalnego modelu Einsteina.

Jednak wszystkie te rozszerzenia napotykają szereg trudnych przeszkód. Testowaliśmy ogólną teorię względności w wielu kontekstach i w wielu skalach, więc trudno jest skonstruować teorię, która różniłaby się znacząco od ogólnej ogólnej teorii względności, aby potencjalnie wyjaśnić ciemną materię i ciemną energię, a jednocześnie spełniała wszystkie znane ograniczenia obserwacyjne.

Im więcej sposobów możemy opracować, aby zbadać zmodyfikowaną grawitację, tym lepiej. I tak zespół naukowców odkrył, że niekoniecznie musimy patrzeć na gwiazdy, aby przetestować różne zmodyfikowane teorie grawitacji. Zamiast tego możemy spojrzeć w dół na Ziemię. Odkryli, że przy zmodyfikowanej grawitacji fale sejsmiczne przemieszczają się po Ziemi z różną szybkością i na różne sposoby.

Ponieważ tak dobrze znamy tak wiele właściwości Ziemi, takich jak jej masa i moment bezwładności, możemy wykorzystać tę wiedzę, aby wykorzystać dane sejsmiczne do ograniczenia zmodyfikowanych teorii grawitacji.

Jak dotąd dane nie wskazują na potrzebę odejścia od oryginalnej pracy Einsteina. Ale im więcej narzędzi opracujemy i im więcej sposobów wyszukiwania, tym lepiej.

Na podstawie artykułu pierwotnie opublikowanego w Universe Today.