Kas universum laieneb igavesti või muutub see lõpuks pisikeseks täppiks?
Juunis avaldatud artikkel viitab sellele, et lõpmatu laienemine pole võimalik ja see on kogu füüsikakogukonna väga erutanud.
"Inimesed reageerivad väga emotsionaalselt, sest kui see avastatakse ja tõestatakse, on see muljetavaldav," ütles Viini tehnikaülikooli füüsik Timm Vraze.
Nüüd on Vraze ja ta kolleegid avaldanud eraldi uuringu, mis tasakaalustab eelmist artiklit. See tähendab, et pidevalt laieneva universumi teooriat ei saa veel välistada.
Tume energia ja ruumi laienemine
Meie Universumit on tunginud tohutu nähtamatu jõud, mis näib olevat gravitatsioonile vastu. Füüsikud nimetavad seda jõudu tumedaks energiaks. Arvatakse, et just tema lükkab meie Universumi pidevalt väljapoole, provotseerides laienemist.
Kuid juunis avaldas grupp füüsikuid, kus väideti, et tume energia muutub aja jooksul. See tähendab, et universum ei laiene igavesti, vaid võib lõpuks kokku kukkuda suurusjärku, mis see oli enne Suurt Pauku.
Reklaamvideo:
Peaaegu kohe avastasid füüsikud selle teooria puudused: mitmed sõltumatud rühmad avaldasid hiljem hüpoteesi parandamiseks ettepanekuid. Paber, mis avaldati 2. oktoobril ajakirjas Physical Review D, ütleb, et praegusel kujul ei saa algset hüpoteesi õigustada, kuna see ei suuda selgitada Higgsi bosoni olemasolu, nagu me teame suure hadronite põrkeseadme olemasolust. Sellegipoolest võib selle artikli kaasautor Vraze sõnul mõne teoreetilise kohandusega hüpotees variseva universumi kohta siiski elujõuline olla.
Kuidas seletada kõike, mis kunagi on eksisteerinud?
Keelteooria, mida mõnikord nimetatakse kõige teooriaks, on matemaatiliselt elegantne, kuid eksperimentaalselt tõestamata mudel Einsteini relatiivsusteooria ühendamiseks kvantmehaanikaga. Keelteooria eeldab, et kõik universumi moodustavad osakesed ei ole tegelikult punktid, vaid ühemõõtmelised stringid, mis vibreerivad. Nende vibratsioonide erinevused võimaldavad meil näha ühte osakest footonina ja teist elektronina.
Kuid selleks, et keelte teooria oleks universumi jaoks mõistlik selgitus, peab see sisaldama tumedat energiat.
Vraze sõnul võite tumedat energiat kujutleda pallina mägede ja orgude vahel, mis tähistab potentsiaalse energia kogust. Kui pall asub mäe tipus, võib see paigal olla, kuid väikseima häire tõttu võib see alla veereda, nii et see on ebastabiilne. Kui pall asub orus, ei liigu see, sellel on vähe energiat ja see on stabiilses universumis, sest tugev tõuge põhjustaks selle tagasiliikumise.
Keelteooria kallal töötavad teoreetikud on juba ammu eeldanud, et tume energia on universumis konstantne ja muutumatu. Teisisõnu - pall asub mägede vahelistes orgudes, see ei veereta mäetippudelt maha ega muutu aja jooksul.
Kuid juunis esitatud hüpotees näitab, et keelteteooria toimimiseks ei tohi maastikul olla mägesid ega orgu merepinnast kõrgemal. (Selles kontseptsioonis on meie universum merepinnast kõrgemal, mis on metafoor sellest hetkest, kus tume energia hakkab universumit laiendama või seda kokku tõmbama.)
Pigem on maastikul kerge kalle ja "pimeda energia pall" veereb allapoole. "Alla rulludes on üha vähem tumedat energiat," sõnas Vraze. "Kuuli kõrgus vastab tumeda energia hulgale meie universumis."
Selles teoorias võib tume energia lõpuks "libiseda" allapoole merepinda ja hakata universumit tagasi oma Suure Paugu eelsesse suurusesse tõmbama.
Kuid on üks probleem.
On tõestatud, et sellised ebastabiilsed mäetipud eksisteerivad, kuna Higgsi boson on olemas, ütles Wraze. Ja on eksperimentaalselt tõestatud, et Higgsi osakesed võivad nendel mäetippudel ("ebastabiilsed universumid") esineda ja neid saab vähimagi puudutusega häirida.
Raskused universumite stabiilsusega
Harvardi keelpillide teooria alal töötav ja juuni hüpoteesi vanem autor Kamrun Wafa kinnitas, et tõepoolest on algsel hüpoteesil "raskusi ebastabiilsete universumitega". Ja hilisemad artiklid on seda probleemi kajastanud.
Isegi kui hüpoteesi ümber vaadata, ei saa Vraze sõnul "ikkagi stabiilses universumis olla - pigem muutub kõik muu". Muudetud versiooni kohaselt võivad mäetipud olemas olla, kuid stabiilsed orud ei saa (kujutage ette hobuse sadula kuju). Pall peaks lõpuks veerema hakkama ja tume energia peaks aja jooksul muutuma.
Kuid kui hüpotees on täiesti vale, siis võib tume energia olla püsiv, istume kahe mäe vahelises orus ja universum laieneb jätkuvalt.
Ta loodab, et järgmise 10–15 aasta jooksul aitavad satelliidid, mis mõõdavad täpsemalt universumi paisumist, meil mõista, kas tume energia on püsiv või muutub. Wafa nõustus: "See on kosmoloogias põnev periood ja loodetavasti näeme lähiaastatel eksperimentaalseid tõendeid tumeda energia muutumisest meie universumis."
