Μια απόκοσμη μπλε λάμψη, γνωστή ως ακτινοβολία Cherenkov, θα μπορούσε να αποτελέσει το κλειδί για την ανακάλυψη μιας νέας φυσικής, κρυμμένης στο βαθύτερο σκοτάδι του Διαστήματος. Μια νέα θεωρητική μελέτη προτείνει πως αυτό το φαινόμενο, το οποίο συνήθως παρατηρούμε στους πυρηνικούς αντιδραστήρες, ενδέχεται να εμφανίζεται και στο απόλυτο κενό, αποκαλύπτοντας την ύπαρξη «φαντασμάτων» αρνητικής ενέργειας. Αν επιβεβαιωθεί, η θεωρία αυτή θα μπορούσε να ανατρέψει όσα γνωρίζουμε για τη βαρύτητα και τη δομή του χωροχρόνου.
Το παράδοξο της λάμψης στο κενό
Η ακτινοβολία Cherenkov είναι ένα καλά μελετημένο φαινόμενο στη Γη. Εμφανίζεται ως μια χαρακτηριστική μπλε λάμψη όταν φορτισμένα σωματίδια κινούνται μέσα σε ένα υλικό μέσο (όπως το νερό) με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή που ταξιδεύει το φως μέσα στο ίδιο το μέσο. Είναι το οπτικό αντίστοιχο της ηχητικής έκρηξης που δημιουργεί ένα αεροσκάφος όταν σπάει το φράγμα του ήχου.
Ωστόσο, σύμφωνα με τη συμβατική φυσική, η εμφάνιση αυτής της ακτινοβολίας στο κενό του Διαστήματος είναι αδύνατη. Τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από το φως στο κενό (το ανώτατο όριο ταχύτητας στο Σύμπαν), και άρα, δεν θα έπρεπε να υπάρχει το «μέσο» που θα προκαλέσει αυτή την αντίδραση. Εδώ ακριβώς έρχεται να ταράξει τα δεδομένα η πρόταση του Ευγένι Μπαμπίτσεφ (Eugeny Babichev), θεωρητικού φυσικού στο Πανεπιστήμιο Paris-Saclay.
Φαντάσματα και αστάθεια του κενού
Σε πρόσφατη δημοσίευσή του στο έγκριτο περιοδικό Physical Review D, ο Μπαμπίτσεφ υποστηρίζει ότι μια λάμψη Cherenkov στο κενό θα μπορούσε να ερμηνευθεί ως η υπογραφή «φαντασμάτων». Στη γλώσσα της κβαντικής θεωρίας πεδίου, ο όρος «φάντασμα» περιγράφει καταστάσεις που εισάγονται για να διατηρηθεί η μαθηματική συνέπεια, αλλά στην προκειμένη περίπτωση, ο ερευνητής αναφέρεται σε φυσικές διαταραχές που φέρουν αρνητική ενέργεια.
Για να κατανοήσουμε την ιδέα, ας φανταστούμε την επιφάνεια μιας λίμνης ως τη θεμελιώδη κατάσταση ενέργειας του Σύμπαντος. Για να δημιουργηθούν κυματισμοί, χρειάζεται συνήθως να προσφέρουμε ενέργεια, πετώντας για παράδειγμα μια πέτρα. Όμως, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, η θεωρία προβλέπει ότι το σύμπαν θα μπορούσε να χαμηλώσει τη συνολική του ενέργεια δημιουργώντας αυθόρμητα ζεύγη διαταραχών: μία με θετική και μία με αρνητική ενέργεια. Αυτή η δεύτερη είναι το «φάντασμα».
Ο Μπαμπίτσεφ αποδεικνύει μαθηματικά ότι η εμφάνιση αυτών των φαντασμάτων στο κενό παρουσιάζει την ίδια κινηματική συμπεριφορά με ένα σωματίδιο που κινείται ταχύτερα από το φως σε ένα μέσο. Με απλά λόγια, η «αστάθεια φαντάσματος» στο κενό και η ακτινοβολία Cherenkov είναι οι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος.
Γιατί αυτό αλλάζει τα πάντα;
Η ανίχνευση μιας τέτοιας ακτινοβολίας στο Διάστημα θα σήμαινε κάτι συγκλονιστικό: το κενό δεν είναι άδειο. Αντίθετα, θα συμπεριφερόταν ως ένα υλικό μέσο με τη δική του δομή και όρια. Αυτό θα συνεπαγόταν ότι η τρέχουσα κατανόησή μας για το «κενό» ως τη χαμηλότερη δυνατή ενεργειακή κατάσταση είναι ελλιπής ή λανθασμένη.
Μια τέτοια ανακάλυψη θα προσέφερε μια σπάνια ματιά στο πώς συμπεριφέρεται ο χωροχρόνος σε κλίμακες όπου οι υπάρχουσες θεωρίες μας (Γενική Σχετικότητα και Κβαντομηχανική) καταρρέουν ή συγκρούονται. Το «κενό» που γεμίζει το Σύμπαν ίσως κρύβει απαντήσεις για τη Σκοτεινή Ενέργεια και τη βαρύτητα που διαφεύγουν από τα σημερινά μοντέλα.
Το βλέμμα στο μέλλον
Προς το παρόν, η εργασία του Μπαμπίτσεφ παραμένει στο πεδίο της θεωρητικής φυσικής. Δεν διαθέτουμε ακόμα τα εργαλεία για να «συλλάβουμε» αυτά τα φαντάσματα άμεσα. Ωστόσο, η θεμελίωση του θεωρητικού πλαισίου είναι το πρώτο και απαραίτητο βήμα. Οι επιστήμονες μπορούν πλέον να αρχίσουν να σχεδιάζουν τρόπους αναζήτησης αυτών των σημάτων, ίσως κοιτάζοντας προς ακραία περιβάλλοντα, όπως οι περιοχές γύρω από μαύρες τρύπες, όπου οι βαρυτικές δυνάμεις ωθούν τη φυσική στα όριά της.
Αν ποτέ τα τηλεσκόπιά μας καταγράψουν αυτή την αινιγματική μπλε λάμψη εκεί που θα έπρεπε να υπάρχει μόνο σκοτάδι, θα ξέρουμε ότι το Σύμπαν μόλις μας ψιθύρισε ένα από τα πιο καλά κρυμμένα μυστικά του. Και τότε, η φυσική δεν θα είναι ποτέ ξανά η ίδια.
