Kui 20 aastat tagasi sai selgeks, et universumi laienemine kiireneb, esitasid teadlased täieliku, lihtsa ja kontrollitava seletuse. Kuid üha enam eksperimentaalseid ja vaatlusandmeid tuli tumeda energia põhjuseks - arvatavasti selle kiirenduse põhjuseks - ja see jäi raskesti mõistetavaks. Ehkki see on tehniliselt samaväärne "kosmoloogilise konstandiga" (või kosmosele omase energiaga), ei saa selle väärtust kuidagi järeldada. Kuid kui me mäletame, et teatud mateeria vormide asetamine tühja ruumi muudab selles asjas tegutsevaid jõude, siis võib-olla tekib tume energia väga lihtsa põhimõtte kohaselt: kuna meie universumis on mateeria kui selline.
Meie universumi galaktikate klastriline kaart. Nende struktuuride olemasolu võib selgitada tumeda energia olemasolu ja jõudu tervikuna.
Enamikul jõududest ja nähtustest on päritolu, mida on lihtne avastada. Kaks massiivset objekti kogevad gravitatsioonijõudu, kuna kosmoseaeg on aine ja energia olemasolu tõttu väändunud. Universum on laienenud, kuna tal on oma universumi energiatiheduse muutuste ajalugu ja laienemise algtingimused. Ja kõik Universumi osakesed interakteeruvad teatud viisil tänu kvantvälja teooria ja vektorbosside vahetuse tuntud reeglitele. Alates väikseimatest subatomaatilistest osakestest kuni suurimate skaaladeni toimivad samad jõud bosonide ja galaktikate juhtimiseks.
Tugev interaktsioon, mis tekib tänu "värvimuutusele" ja glüoonide vahetusele, hoiab aatomite tuumasid koos
Isegi kõige salapärasemate nähtuste keskmes on seletused, mis on hästi mõistetavad. Me ei tea, miks universumis on rohkem ainet kui antimaterjal, kuid me teame, et selleks vajalikud tingimused - barooninumbri rikkumine, C ja CP rikkumine - toimuvad. Me ei tea, mis on tumeda aine olemus, kuid selle üldised omadused, kus see asub ja kuidas see klastriseerub, on kõik hästi mõistetav. Me ei tea ka seda, kas mustad augud säilitavad teavet või mitte, kuid me mõistame nende objektide lõpp- ja algseisundit, samuti seda, kuidas nad sünnivad ja mis nende sündmuste horisondi suhtes aja jooksul juhtub.
Musta augu ja selle keskkonna illustratsioon, kiirendav ja täispuhutav akretsioonketas. Mustade aukude alg- ja lõppseisundit saab hästi ennustada, isegi kui teabe kaotamine või talletamine seda ei tee
Kuid on üks asi, millest me üldse aru ei saa: tume energia. Muidugi saame mõõta universumi kiirendust ja mõista täpselt selle ulatust. Kuid miks on meil isegi nullist erineva tumeda energiaga universum? Miks tühjas ruumis, milles pole midagi - ükskõik, kumerust, kiirgust ega midagi - pole positiivset nullist energiat? Ja miks hakkas see energiakogus, mis oli Universumi ajaloo esimese miljardi aasta jooksul hoomamatult pisike ja täiesti nähtamatu, Universumit hõivama alles hetkeks, kui Maa sinna ilmus?
Protoplanetaarse ketta illustratsioon, milles moodustuvad planeedid ja planeetasandid, luues ketta lüngad. Neli kuni viis miljardit aastat tagasi, kui meie päikesesüsteem moodustus, hakkas tume energia samaaegselt haarama universumi laienemist ja energiatihedust
Reklaamvideo:
Pimeda energia ja universumiga tervikuna võib seostada palju huvitavaid asju. Tühja ruumi on palju, kvantväljad läbivad. Universumis pole ühtegi piirkonda, kuhu gravitatsioonilised, elektromagnetilised või tuumajõud tungiksid; neid on igal pool. Kui proovime arvutada erinevate kvantväljade niinimetatud vaakumi eeldatavat väärtust (kondensaati), kohtame lõpmatu arvu termineid ja võime seda kirjutada vaid ligikaudselt. Me käsitleme alati ligikaudseid väärtusi. Ja nii palju kui me teame, pole nad tasakaalus ja universum ei aeglustu - see tegelikult kiireneb. Millegipärast on kosmosel endal vähe energiat, mis pole null. Ja see energia paneb kauged galaktikad universumis meist üha suureneva kiirusega eemalduma,küll aeglaselt, kuid pidevalt.
Küsimus "miks?" ei lakka kunagi teoreetikuid piinama. Miks laieneb universum kiiremini ja kiiremini? Me ei saa seletada selle tumeda energia olemasolu milleski. Võib-olla on meil universumist endast vähe aru saada. Siiski on veel üks võimalus, mille üle harva mõeldakse: võib-olla määrab selle tühja ruumi omaduse muude asjade - näiteks mateeria - olemasolu universumis.
Ja on põhjust arvata, et see on võimalik, mida nimetatakse Casimiri efektiks. Tunneme teda hästi.
Illustratsioon Casimiri efektist ja sellest, kuidas plaatide välised jõud erinevad nendevahelistest jõududest
Milline on tühja ruumi elektromagnetiline jõud? Null, muidugi. Laengute, voolude ja koostoime puudumise korral on see null, nalja ei tehta. Kuid kui asetate kaks metallplaati nende vahel teatud kaugusele ja küsite siis uuesti, milline on elektromagnetiline jõud, siis see enam ei null. Tulenevalt asjaolust, et mõned kvantkõikumiste režiimid on plaadi piiride tõttu keelatud, me mitte ainult ei ennusta, vaid mõõdame ka nende plaatide vahelist nullist erinevat jõudu, mis tuleneb sõna otseses mõttes tühjast ruumist. Ja mis on kõige huvitavam, kõik jõud, sealhulgas gravitatsioonijõud, avaldavad Casimiri efekti.
Üle miljoni galaktika kaart universumis; igas punktis on eraldi galaktika. Erinevad värvid tähistavad vahemaad; punane - edasi
Mis juhtub, kui proovime seda efekti rakendada kogu universumis ja selle arvutada? Vastus on lihtne: saame midagi, mis mingil kujul vastab tumedale energiale, ainult - jällegi - teistsuguses järjekorras. Ja see võib olla tingitud sellest, et me ei tea täielikult, millised on Universumi piiritingimused või kuidas kvantgravitatsioonilist efekti õigesti arvutada.
Universumi kaardistamine võib olla lihtsaim osa. On ebatõenäoline, et me ootame täheldatud või eksperimentaalset läbimurret, mis viib meid arusaamani tumedast energiast, universumi kõige tabamatumast jõust. Võimalik, et vajame teoreetilist läbimurret. Ja võib-olla seostatakse seda jälje kõrvalekalde, dünaamilise ulatuse muutuse või isegi lisamõõtmete jäljega. Alles hiljuti leidsime selle kõige raskema saladuse, mida selgitada. Võib-olla peitub lahendus füüsikas, mida me juba tunneme.
Ilja Khel
