Vai Visums paplašināsies uz visiem laikiem vai galu galā sabruks mazā plankumā?
Jūnijā publicētajā rakstā tika teikts, ka saskaņā ar galveno fizikas teoriju nav iespējama bezgalīga paplašināšanās - minējumi, kas izraisīja milzīgus viļņus fizikas aprindās.
"Cilvēki to izjūt ļoti, ļoti emocionāli, jo, ja tā ir patiesība un tiek atklāta, tā būtu iespaidīga," sacīja Vīnes Tehniskās universitātes fiziķis Timms Vrāss.
Tagad Vrēze un viņa kolēģi ir publicējuši atsevišķu pētījumu, kas šajā argumentā ieliek milzīgu caurumu, kas nozīmē, ka joprojām paplašināmo Visumu nevar izslēgt.
Tumšā enerģija un kosmiskā izplešanās
Mūsu Visumu caurstrāvo milzīgs, neredzēts spēks, kas, šķiet, pretojas gravitācijai. Fiziķi šo spēku sauc par tumšo enerģiju, un tiek uzskatīts, ka tas pastāvīgi virza mūsu Visumu uz āru.
Bet jūnijā fiziķu grupa pirmsdrukas žurnālā arXiv publicēja rakstu, norādot, ka tumšā enerģija laika gaitā mainās. Tas nozīmē, ka Visums nepaplašināsies uz visiem laikiem, bet galu galā varētu sabrukt tādā lielumā, kāds tas bija pirms Lielā sprādziena.
Gandrīz uzreiz fiziķi tomēr atrada problēmas ar teoriju: vairākas neatkarīgas grupas pēc tam publicēja dokumentus, kas ierosināja minējumus pārskatīt. Tagad dokuments, kas publicēts 2. oktobrī žurnālā Physical Review D, liek domāt, ka sākotnējais minējums pašreizējā redakcijā nevar būt patiess, jo tas nevar izskaidrot Higsa bozona esamību - kas, kā mēs zinām, pastāv, pateicoties lielais hadronu sadursme, masīvo daļiņu sadursme uz robežas starp Franciju un Šveici.
Tomēr ar nelielu teorētisku pielāgošanu sabrukuma Visuma pieņēmumi joprojām varētu būt dzīvotspējīgi, Live Science pastāstīja jaunā Fiziskā apskata D līdzautore Vrāze.
Kā izskaidrot visu, kas kādreiz pastāvēja?
Stīgu teorija, ko dažreiz sauc par visa teoriju, ir matemātiski elegants, bet eksperimentāli nepierādīts pamats Einšteina vispārējās relativitātes teorijas apvienošanai ar kvantu mehāniku. Stīgu teorija liek domāt, ka visas daļiņas, kas veido Visumu, nav īsti punkti, bet gan vienas dimensijas virknes, kas vibrē - un šo vibrāciju atšķirības ļauj mums redzēt vienu daļiņu kā fotonu un otru kā elektronu.
Tomēr, lai stīgu teorija būtu dzīvotspējīgs Visuma izskaidrojums, tajā jāiekļauj tumšā enerģija.
Iedomājieties šo tumšo enerģiju kā bumbiņu kalnu un ieleju ainavā, kas atspoguļo potenciālās enerģijas daudzumu, kas tai ir, sacīja Vrēze. Ja bumba stāv kalna virsotnē, tā var būt nekustīga, taču tā var ripot uz leju ar mazāko traucējumu, līdz ar to ir nestabila. Ja bumba sēž ielejā, tā nemainās vai nekustas, tai ir zema enerģija un tā atrodas stabilā visumā, jo pat spēcīga grūdiena gadījumā tā atgrieztos ielejā.
Stīgu teorētiķi ilgi uzskatīja, ka tumšā enerģija Visumā ir nemainīga un nemainīga. Citiem vārdiem sakot, tas ir ierauts ielejās starp kalniem, nevis ripo no kalnu virsotnēm un tādējādi laika gaitā nemainās, sacīja Vrāze.
Bet jūnija minējumi liek domāt, ka, lai stīgu teorija darbotos, ainavai nav kalnu vai ieleju virs jūras līmeņa. (Šajā koncepcijā mūsu Visums atrodas virs jūras līmeņa - tas metaforiski iezīmē punktu, kurā tumšā enerģija sāk vai nu vilkt Visumu kopā, vai arī atdalīt Visumu.)
Drīzāk ainava ir neliels slīpums, un tumšās enerģijas bumba rit arvien zemāk. "Kamēr tā virzās uz leju, tumšā enerģija kļūst mazāka un mazāka," sacīja Vrēze. "Bumbas augstums atbilst tumšās enerģijas daudzumam mūsu Visumā."
Šajā teorijā tumšā enerģija galu galā varētu nokļūt zem jūras līmeņa un sākt vilkt Visumu atpakaļ savā pirms-Lielā sprādziena formā.
Bet ir tikai viena problēma, sacīja Vrēze.
"Mēs esam parādījuši, ka šādiem nestabiliem kalnu galiem ir jābūt," viņš teica. Tas ir tāpēc, ka mēs zinām, ka Higsa daļiņa pastāv. Un mēs esam eksperimentāli pierādījuši, ka Higsa daļiņas var eksistēt šajos kalnu virsotnēs vai "nestabilos Visumos" un var tikt traucētas ar vismazāko pieskārienu, viņš teica.
Grūtības ar Visumu stabilitāti
Cumrun Vafa, Hārvardas stīgu teorētiķis un vecākais minējumus saturošā dokumenta autors no jūnija, Live Science pavēstīja, ka patiesībā oriģinālajam minējumam ir "grūtības ar nestabiliem universiem". Viņš piebilda, ka šis jaunais dokuments un vēl daži citi parāda šo problēmu. Viņš tomēr sacīja, ka ir vairāki dokumenti, kas ierosināja nelielu pieņēmumu labojumus, kas joprojām stingri ievērotu ierosinātos ierobežojumus: Wrase un viņa komanda.
Pat pārskatītajā pieņēmumā "mēs nebūtu stabilā Visumā, bet drīzāk lietas mainītos", sacīja Vrēze. Revīzija saka, ka kalnu virsotnes var pastāvēt, bet stabilas ielejas nevar, viņš teica. (Iedomājieties zirga seglu formu). Bumbai beidzot jāsāk ripot, un tumšajai enerģijai ir jāmainās laikā, viņš piebilda. Bet "ja minējumi ir nepareizi, tad tumšā enerģija varētu būt nemainīga, mēs sēdētu ielejā starp diviem kalniem", un Visums turpinātu paplašināties.
10 līdz 15 gadu laikā viņš cer, ka satelīti, kas precīzāk mēra Visuma izplešanos, var mums palīdzēt saprast, vai tumšā enerģija ir nemainīga vai mainīga.
Vafa piekrita. "Šie ir aizraujoši laiki kosmoloģijā, un, cerams, tuvāko gadu laikā mēs redzēsim eksperimentālus pierādījumus tumšās enerģijas izmaiņām mūsu Visumā," viņš sacīja.
