Viso pasaulio astronomai yra šiek tiek apstulbę, nes neva jie nesutaria dėl to, kaip greitai visata plečiasi.
Nuo to laiko, kai mūsų visata atsirado dėl begalinio tankio ir sunkio jėgos sprogimo, ji rutuliojo ir net ne pastoviu greičiu - visatos plėtimasis spartėja.
Tačiau, kaip greitai ji plečiasi, sukėlė svaiginančias diskusijas. Atrodo, kad šio išplėtimo greičio matavimas iš netoliese esančių šaltinių yra tas pats, kuris iš tolimų šaltinių. Vienas iš galimų paaiškinimų yra tas, kad iš esmės visatoje vyksta kažkas nepaprasto, keičiančio plėtimosi greitį.
Ir vienas teoretikas pasiūlė, kad atsirado visiškai nauja dalelė ir ji keičia viso mūsų kosmoso likimą.
Hablas, Hablas, vargas ir problemos
Astronomai sugalvojo kelis protingus būdus, kaip išmatuoti tai, ką jie vadina Hablo parametru arba Hablo konstanta (žymimi užimtiems žmonėms kaip H0). Šis skaičius rodo šiandieninį Visatos plėtimosi greitį.
Vienas iš būdų įvertinti šiandieninį išsiplėtimo greitį yra pažvelgti į netoliese esančias supernovas, dujų ir dulkių sprogimą, paleistą iš didžiausių visatos žvaigždžių mirus. Yra tam tikra supernova, kurios ryškumas yra labai specifinis, todėl galime palyginti, kaip ryškiai jie atrodo, su tuo, kaip ryškiai mes žinome, kad jie turėtų būti, ir apskaičiuoti atstumą. Tuomet, žvelgdami į supernovos priimančiosios galaktikos šviesą, astrofizikai taip pat gali apskaičiuoti, kaip greitai jie nutolsta nuo mūsų. Sudėję visus gabalus, mes galime apskaičiuoti Visatos plėtimosi greitį.
Tačiau visatoje yra daugiau nei sprogstančios žvaigždės. Taip pat yra kažkas, vadinamo kosminiu mikrobangų fone, kuris yra likusi šviesos dalis iškart po Didžiojo sprogimo, kai mūsų visata buvo tik kūdikis, tik 380 000 metų. Vykdydami tokias misijas kaip „Planck“ palydovas, kuriam buvo pavesta išmatuoti šią liekaną radiaciją, mokslininkai turi neįtikėtinai tikslius šio fono žemėlapius, kurie gali būti naudojami norint gauti labai tikslų vaizdą apie visatos turinį. Ir iš ten mes galime pasiimti tuos komponentus ir paleisti laiką į priekį naudodami kompiuterinius modelius ir galėdami pasakyti, koks turėtų būti išplėtimo greitis šiandien - darant prielaidą, kad pagrindiniai visatos komponentai nuo to laiko nepasikeitė.
Šie du vertinimai nesutampa tiek, kad priversti žmones šiek tiek jaudintis, kad mums kažko trūksta.
Pažvelkite į tamsiąją pusę
Galbūt vienas ar abu matavimai yra neteisingi arba neišsamūs; daugybė mokslininkų iš abiejų diskusijų pusių slenka tinkamu purvo kiekiu savo oponentams. Bet jei darysime prielaidą, kad abu matavimai yra tikslūs, tada reikia dar kažko, kad paaiškintume skirtingus matavimus. Kadangi vienas matavimas yra kilęs iš ankstyvosios visatos, o kitas - iš palyginti neseno laiko, galvojama, kad galbūt koks nors naujas kosmoso ingredientas keičia visatos išsiplėtimo greitį taip, kad mes jo dar neužfiksavome modeliai.
O tai, kas šiandien dominuoja Visatos plėtime, yra paslaptingas reiškinys, kurį mes vadiname tamsiąja energija. Tai nuostabus vardas to, ko mes iš esmės nesuprantame. Viskas, ką mes žinome, yra tai, kad visatos plėtimosi greitis šiandien įsibėgėja, ir šį pagreitį skatinančią jėgą mes vadiname „tamsiąja energija“.
Mūsų palyginimuose nuo jaunosios visatos iki šių dienų visatos, fizikai daro prielaidą, kad tamsi energija (kokia ji yra) yra pastovi. Tačiau laikydamiesi šios prielaidos turime dabartinį nesutarimą, todėl galbūt keičiasi tamsi energija.
Manau, kad verta fotografuoti. Tarkime, kad tamsi energija keičiasi.
Mokslininkams kilo įtarimas, kad tamsi energija turi ką nors bendro su energija, užfiksuota paties erdvės laiko vakuume. Ši energija ateina iš visų „kvantinių laukų“, persmelkiančių Visatą.
Šiuolaikinėje kvantinėje fizikoje kiekviena dalelių rūšis yra susieta su savitu lauku. Šie laukai plaunami per visą erdvės laiką, o kartais laukų bitai tikrai susijaudina ir tampa tokiomis dalelėmis, kurias mes žinome ir kurias mėgstame - pavyzdžiui, elektronus ir kvarkus bei neutrinus. Taigi visi elektronai priklauso elektronų laukui, visi neutrinai priklauso neutrinos laukui ir pan. Šių laukų sąveika sudaro pagrindą kvantinio pasaulio supratimui.
Ir nesvarbu, kur einate visatoje, jūs negalite išvengti kvantinių laukų. Net tada, kai jie nepakankamai vibruoja tam tikroje vietoje, kad sudarytų dalelę, jie vis tiek yra, vikriai vibruoja ir daro savo įprastą kvantinį dalyką. Taigi šiuose kvantiniuose laukuose yra esminis energijos kiekis, net ir pačiame tuščiame vakuume.
Jei norime paaiškinti erdvės laiko vakuumo egzotinę kvantinę energiją tamsiosios energijos paaiškinimui, iškart susiduriame su problemomis. Kai atliksime labai paprastus, labai naivius skaičiavimus, kiek vakuume energijos yra dėl visų kvantinių laukų, mes gauname skaičių, kuris yra apie 120 laipsnių stipresnis nei tas, kurį stebime tamsiąja energija. Oi.
Kita vertus, kai bandome sudėtingesnius skaičiavimus, galutinis skaičius yra lygus nuliui. Kuris taip pat nesutinka su išmatuotu tamsiosios energijos kiekiu. Oi vėl.
Taigi, kad ir kaip būtų sunku, bandome suprasti tamsiąją energiją per erdvės-laiko vakuuminę energiją (energiją, kurią sukuria tie kvantiniai laukai). Bet jei šie išsiplėtimo greičio matavimai yra tikslūs ir tamsiosios energijos energija iš tikrųjų keičiasi, tai gali mums parodyti tų kvantinių laukų prigimtį. Jei tamsioji energija keičiasi, tai reiškia, kad pasikeitė patys kvantiniai laukai.
Atsiranda naujas priešas
Neseniai internete publikuotame leidinyje „preX“ žurnale „arXiv“ teorinis fizikas Massimo Cerdonio iš Paduvos universiteto apskaičiavo kvantinių laukų pokyčių kiekį, reikalingą tamsiosios energijos pokyčiams atsirasti.
Jei yra naujas kvantinis laukas, atsakingas už tamsiosios energijos pokyčius, tai reiškia, kad visatoje yra nauja dalelė.
O tamsiosios energijos pokyčiui, kurį apskaičiavo Cerdonio, reikalinga tam tikros rūšies dalelių masė, kuri, pasirodo, yra maždaug ta pati naujos rūšies dalelių, kurios jau buvo numatytos, masė: vadinamoji ašis. Fizikai išrado šią teorinę dalelę tam, kad išspręstų kai kurias problemas, susijusias su kvantiniu mūsų supratimu apie stiprią branduolinę jėgą.
Manoma, kad ši dalelė atsirado pačioje ankstyvojoje visatoje, tačiau „lupo“ fone, o kitos jėgos ir dalelės kontroliavo Visatos kryptį. Dabar atėjo ašies eilė ...
Nepaisant to, mes niekada nenustatėme ašies, tačiau jei šie skaičiavimai yra teisingi, tai reiškia, kad ašis yra ten, užpildydama Visatą ir jos kvantinį lauką. Ši hipotetinė ašis jau tampa pastebima keičiant tamsiosios energijos kiekį kosmose. Taigi gali būti, kad nors šios dalelės niekada nematėme laboratorijoje, ji jau keičia mūsų visatą pačiomis didžiausiomis skalėmis.
