Prøv avisen

Tyngdekraften gemmer på universets største hemmelighed

Isaac Newton undrede sig, da han så et æble falde fra træet i sin have. I dag undrer fysikerne sig stadig over tyngdekraften, der kan være nøglen til at forstå universets begyndelse. Foto: Polfoto

Hvis vi afslører tyngdekraftens hemmeligheder, kan det give os indsigt i hele universets tilblivelse, siger professor

Issac Newton under æbletræet er formentlig det mest velkendte billede på tyngdekraften. Siden den britiske fysikers tid har vi lært meget mere om den naturkraft, der holder os fast på jorden, men der er stadig afgørende mysterier, vi mangler at løse.

”Eftersom tyngdekraften er den kraft, der bestemmer hele universets struktur og udvikling, er det nærmest naturstridigt ikke at beskæftige sig med den. Desuden er den involveret i nogle af de mest fascinerende uløste problemer i fysikken, såsom de nærmere omstændigheder omkring universets skabelse,” siger Charlotte Kristjansen, professor i teoretisk partikelfysik og kosmologi ved Niels Bohr Institutet.

Tyngdekraften er en kraft mellem masse. Det er den, der holder mennesker og andre skabninger fast på jorden og jorden fast i dens bane om solen. Tyngdekraften er én af fire fundamentale naturkræfter, hvor de øvrige er elektromagnetismen, den svage og den stærke kernekraft. Albert Einsteins generelle relativitetsteori beskriver tyngdekraften som et resultat af krumningen af rummet fremkaldt af den energi, der er til stede. Teorien giver os noget viden om universets tilblivelse, men den overlader også meget til det uvisse.

”Vi kan konkludere ud fra Einsteins teori, at big bang har fundet sted, men de helt præcise omstændigheder kan vi ikke beskrive. Vi ved blot, at hele universet på et tidspunkt har været samlet i et enkelt punkt, men præcis hvad der triggede universets udvidelse, ved vi ikke,” siger Charlotte Kristjansen.

Big bang er et fænomen, der er karakteriseret ved at have et ekstremt kraftigt tyngdefelt. Det er derfor muligt, at det kan kaste lys over universets tilblivelse, hvis vi lærer mere om tyngdekraften. En af de helt store mangler i vores forståelse er, hvordan man kan forene Einsteins generelle relativitetsteori med kvantemekanikken.

”De tre øvrige naturkræfter har alle kunnet beskrives med en begrebsmæssig ramme, der er forenelig med Niels Bohrs kvantemekanik, men dette har endnu ikke været muligt for tyngdekraften,” siger Charlotte Kristjansen.

En forening af Einsteins generelle relativitetsteori og kvantemekanikken vil give os en mere komplet forståelse af tyngdekraften, som medtager sammenhængen mellem vores hverdagsverden på makroplan og atomernes verden på mikroplan. Charlotte Kristjansen forklarer, at man blandt andet håber på at få viden om denne kobling ved at studere tyngdebølger.

Astronomiske observationer foretages normalt ved at se på det lys, som objekter i universet udsender. Dog har sorte huller så tæt en masse, at end ikke lys kan undslippe. Sådanne fænomener kan derfor kun undersøges ved at studere den tyngdekraft, de udøver på andre objekter. Einstein forudsagde, at et sammenstød af to sorte huller medfører så stor en ændring i masse og energi, at der skabes bølger af selve rummet, altså tyngdebølger. I februar i år lykkedes det endelig det amerikanske forskningsprojekt Ligo at observere tyngdebølger direkte. Verden over jublede fysikere over det, der blev set som et skridt i retningen af at forene relativitetsteorien og kvantemekanikken.

”At man er blevet i stand til at observere tyngdebølger direkte er ikke alene en sejr for teorien, men det giver også helt nye muligheder for at studere vores univers på stor skala. Forhåbentlig vil det give os ny viden om sorte huller og om det tidlige univers,” siger Charlotte Kristjansen.