Astronomiem visā pasaulē ir mazliet nepatikšanas, jo šķiet, ka viņi nespēj vienoties par to, cik ātri Visums paplašinās.
Kopš mūsu Visuma rašanās no neliela bezgalīga blīvuma un gravitācijas sprādziena eksplozijas, tas ir noticis balonā un ne vienmērīgā ātrumā - Visuma izplešanās turpina pieaugt straujāk.
Tomēr tas, cik ātri tas paplašinās, ir izraisījis reibinošas debates. Šķiet, ka šī paplašināšanās līmeņa mērījumi no tuviem avotiem ir pretrunā ar to pašu mērījumu, kas veikts no attāliem avotiem. Viens no iespējamiem izskaidrojumiem ir tāds, ka pamatā Visumā notiek kaut kas bailīgs, mainot izplešanās ātrumu.
Un viens teorētiķis ir ierosinājis, ka ir parādījusies pavisam jauna daļiņa, kas maina visa mūsu kosmosa turpmāko likteni.
Habls, Habls, grūtības un nepatikšanas
Astronomi ir izstrādājuši vairākus gudrus veidus, kā izmērīt to, ko viņi sauc par Habla parametru vai Habla konstantu (apzīmēti cilvēkiem ar noslogotu dzīvi kā H0). Šis skaitlis apzīmē mūsdienu Visuma izplešanās ātrumu.
Viens no veidiem, kā izmērīt izplešanās ātrumu šodien, ir aplūkot tuvumā esošās supernovas, gāzes un putekļu eksploziju, kas no Visuma lielākajām zvaigznēm sākusies pēc viņu nāves. Pastāv īpaša veida supernova, kurai ir ļoti specifisks spilgtums, tāpēc mēs varam salīdzināt, cik spilgti viņi izskatās, ar to, cik spilgti mēs zinām, ka viņiem vajadzētu būt, un aprēķināt attālumu. Tad, apskatot gaismu no supernovas saimnieka galaktikas, astrofiziķi var arī aprēķināt, cik ātri viņi attālinās no mums. Saliekot visus gabalus, mēs varam aprēķināt Visuma izplešanās ātrumu.
Bet Visumam ir vairāk nekā zvaigznes. Ir arī kaut kas tāds, ko sauc par kosmisko mikroviļņu fonu, kas ir gaismas atlikums tieši pēc Lielā sprādziena, kad mūsu Visums bija tikai bērniņš, tikai 380 000 gadu vecs. Ar tādām misijām kā Planck satelīts, kuras uzdevums bija kartēt šo atlikušo starojumu, zinātniekiem ir neticami precīzas šī fona kartes, kuras var izmantot, lai iegūtu ļoti precīzu priekšstatu par Visuma saturu. Un no turienes mēs varam ņemt šīs sastāvdaļas un virzīt pulksteni uz priekšu ar datoru modeļiem un spēt pateikt, kādam šodien vajadzētu būt izplešanās ātrumam - pieņemot, ka Visuma pamatkomponenti kopš tā laika nav mainījušies.
Šīs divas aplēses ir pietiekami atšķirīgas, lai liktu cilvēkiem mazliet uztraukties, ka mums kaut kā pietrūkst.
Skaties uz tumšo pusi
Varbūt viens vai abi mērījumi ir nepareizi vai nepilnīgi; daudz zinātnieku abās debašu pusēs pretiniekiem met atbilstošu daudzumu dubļu. Bet, ja mēs pieņemam, ka abi mērījumi ir precīzi, tad mums ir vajadzīgs kaut kas cits, lai izskaidrotu dažādus mērījumus. Tā kā viens mērījums nāk no ļoti agrīna Visuma, bet cits nāk no salīdzinoši nesena laika, tiek domāts, ka varbūt kāda jauna kosmosa sastāvdaļa maina Visuma izplešanās ātrumu tādā veidā, kādu mēs vēl neesam iemūžinājuši savā modeļiem.
Un tas, kas šodien dominē Visuma paplašināšanā, ir noslēpumaina parādība, kuru mēs saucam par tumšo enerģiju. Tas ir satriecošs nosaukums kaut kam, ko mēs pamatā nesaprotam. Viss, ko mēs zinām, ir tas, ka šodien Visuma izplešanās ātrums palielinās, un mēs saucam spēku, kas virza šo paātrinājumu, "tumšo enerģiju".
Mūsu salīdzinājumos no jaunā Visuma līdz mūsdienu Visumam fiziķi pieņem, ka tumšā enerģija (lai kāda tā būtu) ir nemainīga. Bet ar šo pieņēmumu mums ir pašreizējās domstarpības, tāpēc varbūt mainās tumšā enerģija.
Es domāju, ka tas ir vērts nošaut. Pieņemsim, ka tumšā enerģija mainās.
Zinātniekiem ir aizdomas, ka tumšajai enerģijai ir kāds sakars ar enerģiju, kas ieslodzīta pašā telpas laika vakuumā. Šī enerģija nāk no visiem “kvantu laukiem”, kas caurstrāvo Visumu.
Mūsdienu kvantu fizikā katrs daļiņu veids ir piesaistīts savam laukam. Šie lauki izmazgājas pa visu telpas laiku, un dažreiz lauku biti vietās patiešām uzbudinās, kļūstot par daļiņām, kuras mēs zinām un mīlam, piemēram, elektronus un kvarkus un neitrīnus. Tātad visi elektroni pieder pie elektronu lauka, visi neitrīni pieder pie neitrīno lauka utt. Šo lauku mijiedarbība veido pamatu mūsu izpratnei par kvantu pasauli.
Un neatkarīgi no tā, kurp dodaties Visumā, jūs nevarat izvairīties no kvantu laukiem. Pat ja viņi noteiktā vietā nav pietiekami vibrējoši, lai veidotu daļiņu, viņi joprojām ir tur, wiggling un vibrating un dara savu parasto kvantu lietu. Tātad šiem kvantu laukiem ir būtisks enerģijas daudzums, kas saistīts ar tiem, pat pašā tukšajā tukšā vakuumā.
Ja mēs vēlamies izmantot telpas laika vakuuma eksotisko kvantu enerģiju, lai izskaidrotu tumšo enerģiju, mēs nekavējoties saskaramies ar problēmām. Veicot dažus ļoti vienkāršus, ļoti naivus aprēķinus par to, cik daudz enerģijas ir vakuumā visu kvantu lauku dēļ, mēs nonākam pie skaitļa, kas ir par aptuveni 120 magnitūdas kārtām spēcīgāks par to, kāds mēs novērojam tumšo enerģiju. Čau.
No otras puses, izmēģinot sarežģītākus aprēķinus, mēs iegūstam skaitli, kas ir nulle. Kas arī nepiekrīt izmērītajam tumšās enerģijas daudzumam. Bļāviens atkal.
Neatkarīgi no tā, mums patiešām ir grūti mēģināt izprast tumšo enerģiju, izmantojot telpas-laika vakuuma enerģiju (šo kvantu lauku radītā enerģija). Bet, ja šie izplešanās ātruma mērījumi ir precīzi un tumšā enerģija patiešām mainās, tad tas varētu mums dot norādi uz šo kvantu lauku būtību. Konkrēti, ja mainās tumšā enerģija, tas nozīmē, ka ir mainījušies paši kvantu lauki.
Parādās jauns ienaidnieks
Nesenā publikācijā, kas tiešsaistē publicēta pirmsdrukas žurnālā arXiv, teorētiskais fiziķis Massimo Cerdonio Padovas universitātē ir aprēķinājis izmaiņu daudzumu kvantu laukos, kas nepieciešami, lai uzskaitītu tumšās enerģijas izmaiņas.
Ja ir jauns kvantu lauks, kas ir atbildīgs par tumšās enerģijas izmaiņām, tas nozīmē, ka Visumā ir jauna daļiņa.
Un Cerdonio aprēķinātajam tumšās enerģijas izmaiņu daudzumam ir nepieciešama noteikta veida daļiņu masa, kas, izrādās, ir aptuveni tāda pati jauna veida daļiņu masa, kas jau ir pareģota: tā saucamā aksiācija. Fiziķi izgudroja šo teorētisko daļiņu, lai atrisinātu dažas problēmas ar mūsu kvantu izpratni par spēcīgo kodolspēku.
Domājams, ka šī daļiņa parādījās ļoti agrīnā Visumā, bet ir “lūrējusi” fonā, kamēr citi spēki un daļiņas kontrolēja Visuma virzienu. Un tagad ir aksiācijas pagrieziens ...
Pat tādā gadījumā mēs nekad neesam atklājuši aksiāciju, bet, ja šie aprēķini ir pareizi, tad tas nozīmē, ka aksiāls ir tur, piepildot Visumu un tā kvantu lauku. Arī šis hipotētiskais virziens jau sevi padara pamanāmu, mainot tumšās enerģijas daudzumu kosmosā. Varētu būt, ka, kaut arī mēs nekad neesam redzējuši šīs daļiņas laboratorijā, tas jau maina mūsu Visumu vislielākajā mērogā.
