Az univerzum örökre kinyílik, vagy végül apró foltmá válik?
Egy júniusban megjelent cikk azt sugallja, hogy a végtelen kiterjesztés nem lehetséges, és ez nagymértékben izgatotta az egész fizika közösséget.
"Az emberek nagyon érzelmileg reagálnak, mert ha felfedezzük és bebizonyítjuk, akkor lenyűgöző lesz" - mondta Timm Vraze, a bécsi műszaki egyetem fizikusa.
Most Vraze és kollégái külön tanulmányt tettek közzé, amely ellensúlyozza az előző cikket. Ez azt jelenti, hogy a folyamatosan bővülő világegyetem elmélete még nem zárható ki.
Sötét energia és térbeli terjeszkedés
Világegyetemünket egy hatalmas láthatatlan erő áthatolja, amely látszólag ellenzi a gravitációt. A fizikusok ezt az erőt sötét energiának hívják. Úgy gondolják, hogy ő az, aki állandóan "tolja ki" világegyetemünket, provokálva a terjeszkedést.
De júniusban a fizikusok egy csoportja publikált egy papírt, amelyben azt állította, hogy a sötét energia az idő múlásával változik. Ez azt jelenti, hogy a világegyetem nem örökre fog kibővülni, de végül olyan nagyra eshet össze, mint a Nagyrobbanás előtt.
Promóciós videó:
Szinte azonnal a fizikusok felfedezték az elmélet hibáit: több független csoport később publikált publikációkat tett fel a hipotézis javítására. A Physical Review D folyóiratban október 2-án közzétett cikk szerint a jelenlegi hipotézis nem igazolható, mert nem magyarázza a Higgs-bozon létezését, amelyről tudjuk, hogy létezik a Hadron-ütköző. Ennek ellenére Vraze szerint, aki a cikk társszerzője volt, néhány elméleti kiigazítással, az összeomló univerzum hipotézise továbbra is életképes lehet.
Hogyan magyarázhatunk meg mindent, ami valaha létezett?
A húros elmélet, amelyet néha mindent elméletnek neveznek, matematikailag elegáns, de kísérletileg nem bizonyított modell Einstein relativitáselméletének és a kvantummechanika kombinálására. A húros elmélet azt feltételezi, hogy az univerzumot alkotó összes részecske valójában nem pont, hanem egydimenziós húr, amely rezeg. Ezeknek a rezgéseknek a különbségei lehetővé teszik, hogy az egyik részecskét fotonként, a másikot elektronként látjuk.
Ahhoz azonban, hogy a húr-elmélet életképes magyarázatként szolgáljon a világegyetem számára, tartalmaznia kell a sötét energiát.
Vraze szerint a sötét energiát golyóként lehet elképzelni a hegyek és a völgyek között, amely a potenciális energia mennyiségét jelképezi. Ha a golyó egy hegy tetején van, akkor lehet, hogy nem mozog, de a legkisebb zavar miatt lecsúszhat, tehát instabil. Ha a labda a völgyben helyezkedik el, akkor nem mozog, alacsony energiájú és stabil univerzumban van, mert egy erős lökést visszahúzódhat.
A húr elméletével foglalkozó teoretikusok régóta feltételezik, hogy a sötét energia állandó és változatlan az univerzumban. Más szóval, a labda a hegyek közötti völgyekben található, nem gördül le a hegycsúcsokról, és az idő múlásával sem változik.
A júniusban felvetett hipotézis azonban azt sugallja, hogy a húrelmélet működéséhez a tájnak nem szabad hegyekkel vagy völgyekkel tenni a tengerszint felett. (Ebben a fogalomban a világegyetem a tengerszint felett van, ami egy metafora arra a pontra, ahol a sötét energia elkezdi kiterjeszteni az univerzumot, vagy összehúzódik.)
Inkább a terep enyhe lejtőn van és a "sötét energia gömbje" lefelé gördül. "Amint leereszkedik, egyre kevesebb a sötét energia" - mondta Vraze. "A golyó magassága megfelel a sötét energia mennyiségének az univerzumban."
Ebben az elméletben a sötét energia végül "csúszhat" a tengerszint alá és elkezdi az univerzumot visszahúzni a Big Bang előtti méretéhez.
De van egy probléma.
Az ilyen instabil hegycsúcsokról kimutatták, hogy léteznek, mert létezik a Higgs-bozon - mondta Wraze. Kísérletileg bebizonyosodott, hogy Higgs-részecskék létezhetnek ezeken a hegycsúcsokon ("instabil univerzumok"), és a legkisebb érintéssel megzavarhatók.
Nehézségek az univerzumok stabilitásával
Kamrun Wafa, aki a Harvardon húrok elmélettel foglalkozik és a júniusi hipotézis vezető szerzőjével megerősítette, hogy valójában az eredeti hipotézisnek "nehézségei vannak az instabil univerzumokkal". És a későbbi cikkek tükrözték ezt a problémát.
Vraze szerint azonban, még ha a hipotézist felülvizsgáljuk is, "továbbra sem leszünk stabil univerzumban - inkább minden más megváltozik". A felülvizsgált változat szerint hegycsúcsok létezhetnek, de a stabil völgyek nem képesek (elképzelni egy ló nyereg alakját). A labda végül gördülni kezd, és a sötét energiának idővel meg kell változnia.
De ha a hipotézis teljesen hibás, akkor a sötét energia állandó lehet, két hegy közötti völgyben ülünk, és az univerzum tovább bővül.
Reméli, hogy a következő 10–15 évben az univerzum terjedését pontosabban mérő műholdak segítenek megérteni, hogy a sötét energia állandó vagy változó-e. Wafa egyetértett: "Ez egy izgalmas időszak a kozmológiában, és remélhetőleg az elkövetkező néhány évben kísérleti bizonyítékokat fogunk látni a sötét energia változásában az univerzumban."