Ko bela svetloba prehaja skozi prizmo, ima mavrica na drugem koncu bogato paleto barv. Teoretiki Filozofske fakultete Univerze v Varšavi so pokazali, da morajo modeli vesolja, ki uporabljajo katero koli kvantno teorijo gravitacije, imeti tudi nekakšno "mavrico", ki jo sestavljajo različne različice prostora-časa. Ta mehanizem napoveduje, da bi morali delci različnih energij namesto enotnega in skupnega vesolja-časa doživljati nekoliko spremenjene njegove različice.
Vsi smo verjetno že videli eksperiment: ko bela svetloba preide skozi prizmo, ta propade in tvori mavrico. To je zato, ker je bela svetloba mešanica fotonov različnih energij in večja kot je energija fotona, bolj jo odklanja prizma. Tako lahko rečemo, da mavrica nastane, ker fotoni različnih energij dojemajo isto prizmo kot različne lastnosti. Znanstveniki že vrsto let sumijo, da delci različnih energij v modelih kvantnega vesolja v bistvu zaznavajo različne strukture vesolja-časa.
Fiziki v Varšavi so uporabili kozmološki model, ki je vseboval le dve komponenti: gravitacijo in eno vrsto snovi. V okviru splošne teorije relativnosti je gravitacijsko polje opisano z deformacijami prostora-časa, medtem ko je snov predstavljena s skalarnim poljem (najpreprostejši tip polja, v katerem je za vsako točko v prostoru značilna samo ena vrednost).
»Danes obstaja veliko konkurenčnih teorij o kvantni gravitaciji. Zato smo svoj model oblikovali na najbolj splošen način, tako da ga je mogoče uporabiti za katerega koli od njih. Nekdo lahko domneva, da ena vrsta gravitacijskega polja - kar v praksi pomeni prostor-čas - predlaga ena kvantna teorija, druga pa druga. Nekateri matematični operaterji v modelu se bodo spremenili, ne pa tudi narava pojavov, ki se pojavljajo v njih, «pravi Andrea Dapor, podiplomska študentka na univerzi v Varšavi.
»Ta rezultat je neverjeten. Začnemo z mehkim svetom kvantne geometrije, kjer je celo težko reči, kaj je čas in kaj prostor, vendar se zdi, da se pojavi, ki se pojavljajo v našem kozmološkem modelu, pojavljajo v običajnem prostoru-času, «pravi še en diplomant Mehdi Assaniussi.
Stvari so postale še bolj zanimive, ko so fiziki gledali na skalarna poljska vzbujanja, ki so bila interpretirana kot delci. Izračuni so pokazali, da v tem modelu delci, ki se razlikujejo po energiji, drugače sodelujejo s kvantnim prostorom-časom - tako kot fotoni z različnimi energijami različno interakcijo s prizmo. To pomeni, da posamezni delci celo učinkovito strukturo klasičnega prostora-časa dojemajo različno, odvisno od njihove energije.
Videz navadne mavrice lahko opišemo z lomnim količnikom, katerega velikost je odvisna od valovne dolžine svetlobe. V primeru podobne mavrice prostora-časa se predlaga podobno razmerje: funkcija beta, merilo stopnje razlike v zaznavanju klasičnega prostora-časa z različnimi delci. Ta funkcija odraža stopnjo neklasičnosti kvantnega prostora-časa: v pogojih, ki so blizu klasičnim, teži k nič, v resničnih kvantnih pogojih pa k enotnosti. Zdaj je Vesolje v klasičnem stanju, tako da je vrednost beta blizu nič, fiziki ocenjujejo, da ne presega 0,01. Tako majhna vrednost beta funkcije pomeni, da je vesoljsko-mavrična mavrica trenutno zelo ozka in je ni mogoče eksperimentalno zaznati.
Študija teoretičnih fizikov na univerzi v Varšavi, ki jo je financirala donacija Nacionalnega znanstvenega centra na Poljskem, je pripeljala do drugega zanimivega zaključka. Vesoljsko-mavrična mavrica je rezultat kvantne gravitacije. Fiziki se na splošno strinjajo, da bodo učinki takšnega načrta vidni le pri velikanskih energijah, ki so blizu Planckovi energiji, milijone ali milijarde krat večje od energije delcev, do katerih zdaj pospešuje Veliki hadronski trkalnik. Vendar je vrednost beta funkcije odvisna od časa, v trenutkih blizu Velikega poka pa bi lahko bila precej višja. Ko se beta približa ničli, se časovno-vesoljska mavrica znatno poveča. Posledično je v takih pogojih mogoče mavrični učinek kvantne gravitacije opaziti tudi pri stotinakrat nižjih energijah delcev,kot energija protonov v sodobnem LHC.
Promocijski video: