Ο Νίκος Μαυρόματος βραβεύεται για τη συνεισφορά του στη θεωρητική φυσική

Ο καθηγητής Νικόλαος Μαυρόματος τιμήθηκε με το μετάλλιο John William Strutt, Lord Rayleigh και βραβείο για θεμελιώδεις συνεισφορές του στη θεωρητική φυσική, για την υπόδειξη τροποποποίησης των οπτικών ιδιοτήτων του κενού που προκαλούνται από την κβαντική βαρύτητα, μια ιδέα που οδήγησε σε νέα πεδία την θεωρητική και πειραματική έρευνα.

Ο Νικόλαος Μαυρόματος πρωτοστάτησε στην διερεύνηση των ιδιοτήτων των κβαντικών χωροχρόνων και στους αντίστοιχους ελέγχους της αναλλοίωτης Lorentz χρησιμοποιώντας δεδομένα από ισχυρές εξωγαλαξιακές πηγές φωτός. Χρησιμοποιώντας θεωρητικά μοντέλα χορδών, ο ίδιος και οι συνεργάτες του έκαναν την πρωτοποριακή ανακάλυψη ότι η κβαντική βαρύτητα θα μπορούσε να τροποποιήσει τις οπτικές ιδιότητες του κενού μια πρόταση που οδήγησε σε ένα νέο πεδίο θεωρητικής και πειραματικής έρευνας. Όλα προέκυψαν από την ιδέα του Μαυρομάτου ότι ο χρόνος στην (μη κρίσιμη) θεωρία χορδών θα μπορούσε να είναι αποτέλεσμα παραβίασης (σύμμορφων) συμμετριών. Έδειξε ότι τέτοιες παραβιάσεις συνδέονται με ένα «μέσο» χωροχρονικών ατελειών, που θα μπορούσε να είναι χαρακτηριστικό των θεωριών κβαντικής βαρύτητας, συμπεριλαμβανομένων των χορδών. Έδειξε ότι η αυθόρμητη παραβίαση του αναλλοίωτου Lorentz (LIV) δείχνει ότι τα ανιχνευόμενα στη Γη φωτόνια που εκπέμπονται από ισχυρές κοσμικές πηγές (π.χ. εκρήξεις ακτίνων γάμμα ή ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες), θα καθυστερούν περισσότερο ή λιγότερο ανάλογα με τις υψηλότερες ή χαμηλότερες ενέργειές τους. Αυτή η ιδέα, αν και προέρχεται από θεωρίες χορδών επηρέασε την ανάπτυξη των θεωριών LIV, αλλά η προκύπτουσα φαινομενολογία συνιστά ένα ανεξάρτητο μοντέλο. Μια ωραία αναλογία για τη μεταβολή της ταχύτητας των φωτονίων με την ενέργεια γίνεται αν θεωρήσουμε την παρατήρηση βαρκών (φωτόνια) σε θαλασσοταραχή (μέσο με ατέλειες). Αν το μήκος της βάρκας είναι πολύ μεγαλύτερο από το μήκος κύματος, η βάρκα παρεμποδίζεται ελάχιστα, ενώ οι βάρκες με πολύ μικρότερο μήκος από το μήκος κύματος καθυστερούν σημαντικά.

Μετά από αυτήν την πρόταση πολλά πειράματα, με την καθοδήγησή του, εξερευνούν τις κβαντικές ιδιότητες των χωροχρόνων και ελέγχουν το αναλλοίωτο Lorentz, παρατηρώντας ισχυρές εξωγαλαξιακές πηγές φωτός. Η εργασία του αντικρούει την άποψη ότι οι ο πειραματικός έλεγχος της κβαντικής βαρυτητες και της δομής του χωροχρόνου είναι αδύνατος εξαιτίας των ανέφικτων ενεργειών της κλίμακας Planck. Είναι σημαντικό ότι αυτός και οι συνάδελφοί του έχουν θέσει όρια στην LIV και έχουν προτείνει σημαντικούς πειραματικούς ελέγχους του κβαντικού σύμπαντος χρησιμοποιώντας αστροφυσικά δεδομένα, ιδίως σε μια εργασία με περισσότερες από 1200 αναφορές [Tests of quantum gravity from observations of γ-ray bursts]. Ο Μαυρόματος έχει συνεργαστεί με τις πειραματικές ομάδες MAGIC και CPLEAR, που αναζητούν πιθανές εκδηλώσεις της κβαντικής βαρύτητας σε αστροφυσικές πηγές ή σε επιταχυντές σωματιδίων, αλλά και πιο πρόσφατα στα δεδομένα των βαρυτικών κυμάτων από ανιχνευτές όπως το LIGO.

Πηγή: https://www.iop.org/about/awards/2023-john-william-strutt-lord-rayleigh-medal-and-prize?fbclid=IwAR11WGRssj7uu79i_q7NnzrwtzYKUrW9i5-FmyWI5TSYLde5zk9z9KtpsIg