Kodėl visata plečiasi spartėjančiu greičiu, savo turinį platina vis didesnėmis kosmoso dimensijomis? Originalų šios dėlionės sprendimą, neabejotinai žaviausią šiuolaikinės kosmologijos klausimą, pateikė keturi teoriniai fizikai Edwardas W. Kolbas iš JAV Energetikos departamento Fermi nacionalinės greitintuvo laboratorijos, Čikaga (JAV): Sabino Matarrese iš University of University. Paduva; Alessio Notari iš Monrealio universiteto (Kanada); ir Antonio Riotto iš INFN („Istituto Nazionale di Fisica Nucleare“) iš Paduvos (Italija). Jų tyrimas vakar buvo pateiktas žurnale „Physical Review Letters“.
Per pastaruosius šimtą metų visatos plėtimasis buvo aistringų diskusijų objektas, įtraukiant ryškiausius amžiaus protus. Kaip ir jo amžininkai, Albertas Einšteinas iš pradžių manė, kad Visata yra statiška: ji nei išsiplėtė, nei susitraukė. Kai jo paties bendrojo reliatyvumo teorija aiškiai parodė, kad visata turėtų plėstis ar trauktis, Einšteinas pasirinko į savo teoriją įvesti naują ingredientą. Jo „kosmologinė konstanta“ reiškė tuščios erdvės masės tankį, kuris paskatino Visatą plėstis vis didėjančiu greičiu.
Kai 1929 m. Edvinas Hablas įrodė, kad visata iš tikrųjų plečiasi, Einšteinas atmetė savo kosmologinę konstantą, pavadindamas ją „didžiausiu mano gyvenimo klyksmu“. Tada, beveik po šimtmečio, fizikai prikėlė kosmologinę konstantą variante, vadinama tamsiąja energija. 1998 m. Labai tolimų supernovų stebėjimai parodė, kad visata plečiasi vis sparčiau. Šis spartėjantis išsiplėtimas atrodė paaiškinamas tik dėl to, kad yra naujas visatos komponentas, „tamsi energija“, sudaranti apie 70 procentų visos Visatos masės. Iš likusiųjų maždaug 25 procentai atrodo kito paslaptingo komponento, tamsiosios medžiagos, pavidalu; nors paprastąją materiją sudaro tik apie 5 procentus, tie kvarkai, protonai, neutronai ir elektronai, iš kurių mes ir galaktikos yra sudaryti.
„Tamsiosios energijos hipotezė yra nepaprastai žavi“, - aiškina „Padova“ vadovas Antonio Riotto, „tačiau, kita vertus, tai yra rimta problema. Joks teorinis modelis, net ne pats moderniausias, pavyzdžiui, supersimetrija ar stygų teorija, nepajėgia paaiškinti šios paslaptingos tamsiosios energijos buvimo tokiu kiekiu, kokio reikalauja mūsų stebėjimai. Jei tamsioji energija būtų tokio dydžio, kokį prognozuoja teorijos, Visata būtų išsiplėtusi tokiu fantastišku greičiu, kad tai būtų užkirstas kelias viskam, ką žinome savo kosmose “.
Reikalingą tamsiosios energijos kiekį taip sunku suderinti su žinomais gamtos dėsniais, kad fizikai pasiūlė visokių egzotinių paaiškinimų, įskaitant naujas jėgas, naujus erdvėlaikio matmenis ir naujas ypač lengvas elementarias daleles. Tačiau naujojoje ataskaitoje nėra siūloma jokio naujo visatos ingrediento, tik supratimas, kad dabartinis visatos pagreitis yra standartinio ankstyvosios visatos kosmologinio modelio: infliacijos, pasekmė.
„Mūsų sprendimas paradokso, kurį kelia vis greitėjanti visata, sprendimas“, sako Riotto, remiasi vadinamąja infliacijos teorija, gimusi 1981 m. Pagal šią teoriją, per mažą sekundės dalį po Didžiojo sprogimo, Visata patyrė neįtikėtinai sparti plėtra. Tai paaiškina, kodėl mūsų visata atrodo labai vienalytė. Neseniai „Boomerang“ ir WMAP eksperimentai, kuriais buvo išmatuoti nedideli fono radiacijos svyravimai, kilę dėl Didžiojo sprogimo, patvirtino infliacijos teoriją.
Plačiai manoma, kad ankstyvosios Visatos istorijos metu infliacinio išsiplėtimo metu erdvėlaikiu buvo sugeneruoti labai maži bangavimai, kaip numatė Einsteino bendrojo reliatyvumo teorija. Šie bangavimai buvo ištempti dėl Visatos išsiplėtimo ir šiandien tęsiasi toli už mūsų kosminio horizonto, tai yra regione, daug didesniame už stebimą Visatą, maždaug 15 milijardų šviesmečių atstumu. Dabartiniame dokumente autoriai siūlo, kad būtent šių kosminių bangų evoliucija padidina stebimą Visatos plėtimąsi ir lemia jos pagreitį.
„Mes supratome, kad jums tiesiog reikia pridėti šią naują pagrindinę sudedamąją dalį, erdvės laiko svyravimus, sugeneruotus per infliacijos epochą, prie Einšteino bendrojo reliatyvumo, kad paaiškintumėte, kodėl visata šiandien greitėja“, - sako Riotto. „Atrodo, kad pagreičio dėlionės sprendimas apima visatą už mūsų kosminio horizonto. Nereikia jokios paslaptingos tamsiosios energijos. “
„Fermilab's Kolb“ autorių pasiūlymą pavadino konservatyviausiu vis greitėjančios visatos paaiškinimu. „Reikia tik tinkamai įvertinti fizinį virpėjimų poveikį už mūsų kosminio horizonto“, - sakė jis.
Būsimų eksperimentų duomenys leis kosmologams išbandyti pasiūlymą. „Ar Einšteinas buvo teisus, kai pirmą kartą pristatė kosmologinę konstantą, ar jis buvo teisus, kai vėliau paneigė idėją, netrukus bus patikrintas nauju tikslių kosmologinių stebėjimų ratu“, - teigė Kolbas. „Nauji duomenys netrukus leis mums atskirti spartesnį visatos plėtimąsi ir tamsiosios energijos sprendimą“.
INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Italijos nacionalinis branduolinės fizikos institutas, remia, koordinuoja ir vykdo mokslinius tyrimus branduolinės, branduolinės ir astrodalelių fizikos srityse ir dalyvauja kuriant atitinkamas technologijas.
„Fermilab“ Batavia mieste, Ilinojaus valstijoje, JAV, valdo Universitetų tyrimų asociacija, Inc., Skirta Energetikos departamento mokslo biurui, kuris finansuoja pažangiausius dalelių fizikos ir kosmologijos tyrimus.
Originalus šaltinis: „Istituto Nazionale di Fisica Nucleare“
