Nagu kõik teavad, laieneb universum pidevalt. Kuid paljud ei saa isegi aru, et protsess kiireneb ja füüsikutel pole sellele nähtusele mõistlikku seletust. Rühm teoreetikuid pakkus, et tegemist on salapärase "tumeda energiaga" ja nüüd ütleme teile ligipääsetaval kujul, mis see on.
Ligikaudu kaks aastakümmet on astronoomid teadnud, et universumi laienemine kiireneb, justkui paistaks salapärane "tume energia" seda seestpoolt nagu õhupalli. See energia jääb tänapäeval füüsika üheks suurimaks saladuseks. Nüüd väidab teoreetikute kolmik, et tume energia tuleb hämmastavast allikast. Nii jubedalt kui see ka ei tundu, on see nende arvates vastuolus füüsika põhialustega, mida kõik koolis õppisid: Universumi koguenergia hulk pole kindel ja muutumatu, see võib järk-järgult kaduda.
Teadlaste sõnul võib tume energia olla eriline, natuke nagu elektriline väli, mis täidab ruumi. Teiselt poolt võib see olla osa kosmosest endast, mida nimetatakse kosmoloogiliseks konstandiks (muidu lambda termin). Teine stsenaarium näeb välja nagu mõnitamine Einsteini relatiivsusteooriast, mis väidab, et gravitatsioon tekib siis, kui mass ja energia painutavad ruumi ja aega. Tegelikult on kosmoloogiline konstant ka Einsteini leiutis ja ta leiutas selle sõna otseses mõttes, lisades oma võrranditesse konstandi, et selgitada, kuidas universum seisab oma raskusjõu mõjul hävingule vastu. Kuid ta loobus ideest, kui astronoomid avastasid 1920. aastatel, et universum pole staatiline, vaid paisub nii, nagu oleks see sündinud plahvatuse tagajärjel.
Lähemal vaatlusel selgus, et universumi paisumine kiirenes ja kosmoloogiline konstant naasis uuesti. Kvantmehaanika raames muutub see aga palju kavalamaks. Kvantmehaanika viitab sellele, et vaakum ise peab märkamatult võnkuma. Üldises suhtelisuses toodavad need väikesed kvant kõikumised energiat, mis toimib kosmoloogilise konstandina. Kuid kui kõik muud asjad on võrdsed, peab see universumi hävitamiseks olema 120 suurusjärku suurem. Nii et seletus, miks kosmoloogiline konstant, kuigi see on olemas, kuid väga tagasihoidlikul kujul, on füüsikute jaoks suur mõistatus. Kui see polnud veel vajalik, eeldasid füüsikud lihtsalt, et mõni seni tundmatu efekt viib selle lihtsalt nulli.
Nüüd väidavad Thibault Josette ja Alejandro Perez Prantsusmaa Aix-Marseille ülikoolist ja Daniel Sudarski Mehhiko Mehhiko autonoomsest ülikoolist, et nad on leidnud viisi kosmoloogilise konstandi mõistliku väärtuse saamiseks. Need algasid üldrelatiivsusteooria versiooniga, mille Einstein ise välja mõtles, mida nimetati modulaarseks gravitatsiooniks. Üldrelatiivsusteooria eeldab matemaatilist sümmeetriat, üldist kovariantsust, mis tähendab, et hoolimata sellest, kuidas määrate koordinaadi positsiooni ruumis ja ajas, jääb teoreetiline ennustus samaks. See sümmeetria nõuab energia ja hoogu. Moodulita raskusjõul on selle matemaatilise sümmeetria piiratum versioon.
See süsteem taastoodab enamiku üldrelatiivsusteooria eeldustest. Kuid selle järgi ei tekita vaakumi kvantlikud kõikumised gravitatsiooni ega mõjuta kosmoloogilist konstandi (mis lõppude lõpuks on lihtsalt matemaatiline konstant ja selle väärtus võib olla ükskõik milline). Kuid sellel on oma hind: modulaarseta raskusjõu säilitamiseks pole vaja energiat, seega peavad teoreetikud seda meelevaldselt piirama.
Teadlaste kolmik on näidanud, et modulaarne gravitatsioon määrab määratud konstandi väärtuse, kui see aktsepteeritakse ja lubatakse rikkuda energia ja impulsi jäävuse seadust. Argument on matemaatiline, kuid tegelikult jätab isegi väike osa Universumis kaduvast energiast jälje kosmoloogilise konstandi muutuse näol. "Meie mudeli tume energia tuleneb täpselt sellest, kui palju energiat ja hoogu on universumis kogu eksistentsi jooksul kadunud," ütleb Perez.
Tõestamaks, et nende teooria on mõistlik ja reaalsusele rakendatav, vaatasid teadlased kahte stsenaariumi, kuidas energia jäävuse seaduse rikkumine teoreetiliselt mõjutaks kvantmehaanika põhiprobleeme. Näiteks pideva spontaanse lokaliseerimise (CSL) teooriaga püütakse selgitada, miks subatomaalsed osakesed, nagu elektronid, võivad sõna otseses mõttes olla korraga kahes kohas, kuid nii suured objektid nagu autod või inimesed ei saa. CSL eeldab, et sellised aineseisundid tekivad ja lagunevad spontaanselt sõltuvuses, mis suureneb objekti mahu suurenemisega, mis tähendab, et suur objekt ei saa Maa tingimustes lihtsalt olla "topelt". Selle teooria vastu on asjaolu, et see ei võta arvesse energia säästmist. Teoreetikud on siiski näidanud, et energia säästmise sätete rikkumiste summa on just see,anda soovitud suurusega kosmoloogiline konstant.
Reklaamvideo:
Sellest hoolimata mängivad teoreetikud mõne teadlase sõnul lihtsalt matemaatikaga. Nad peavad ikkagi eeldama, et kosmoloogiline konstant algab mingist väikesest väärtusest, kuid nad ei selgita seda aspekti. Kuid tänapäevane füüsika on täis seletamatuid konstante, nagu näiteks elektroni laeng või valguse kiirus, nii et see on lihtsalt üks järjekordne konstant pikas loendis.
