Το σύμπαν θα επεκταθεί για πάντα ή τελικά θα καταρρεύσει σε ένα μικροσκοπικό στίγμα;
Ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε τον Ιούνιο πρότεινε άπειρη επέκταση ήταν αδύνατη σύμφωνα με μια μεγάλη φυσική θεωρία - μια εικασία που έκανε τεράστια κύματα στην κοινότητα της φυσικής.
"Οι άνθρωποι παίρνουν πολύ, το είδος, συναισθηματικά γι 'αυτό γιατί αν είναι αλήθεια και ανακάλυψε, θα ήταν θεαματική", δήλωσε ο Timm Wrase, φυσικός στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης.
Τώρα, η Wrase και οι συνάδελφοί του έχουν δημοσιεύσει μια ξεχωριστή μελέτη που σπρώχνει μια τεράστια τρύπα σε αυτό το επιχείρημα, που σημαίνει ότι ένα διαρκώς αναπτυσσόμενο σύμπαν δεν μπορεί να αποκλειστεί ακόμα.
Σκοτεινή ενέργεια και κοσμική επέκταση
Το σύμπαν μας διαπερνάται με μια τεράστια, αόρατη δύναμη που φαίνεται να αντιτίθεται στη βαρύτητα. Οι φυσικοί ονομάζουν αυτή τη δύναμη σκοτεινή ενέργεια, και πιστεύεται ότι συνεχώς ωθεί το σύμπαν μας προς τα έξω.
Αλλά τον Ιούνιο, μια ομάδα φυσικών δημοσίευσε ένα χαρτί στο περιοδικό preprint arXiv υπονοώντας ότι η σκοτεινή ενέργεια αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Αυτό σημαίνει ότι το σύμπαν δεν θα επεκταθεί για πάντα, αλλά τελικά θα μπορούσε να καταρρεύσει στο μέγεθος που ήταν πριν από το Big Bang.
Σχεδόν αμέσως, όμως, οι φυσικοί βρήκαν προβλήματα με τη θεωρία: Αρκετές ανεξάρτητες ομάδες δημοσίευσαν στη συνέχεια έγγραφα που πρότειναν αναθεωρήσεις της εικασίας. Τώρα, ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στις 2 Οκτωβρίου στο περιοδικό Physical Review D υποδηλώνει ότι, ως έχει, η αρχική εικασία δεν μπορεί να είναι αλήθεια επειδή δεν μπορεί να εξηγήσει την ύπαρξη του μποζονίου Higgs - το οποίο γνωρίζουμε ότι υπάρχει, χάρη στην τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, τον τεράστιο πολεμιστή σωματιδίων στα σύνορα μεταξύ Γαλλίας και Ελβετίας.
Ακόμα, με λίγη θεωρητική προσαρμογή, οι εικασίες που συντρίβουν-σύμπαν θα μπορούσαν να είναι ακόμα βιώσιμες, η Wrase, ένας συν-συγγραφέας στο νέο χαρτί Physical Review D, είπε στη Live Science.
Πώς εξηγούμε τα πάντα που υπήρχαν ποτέ;
Η θεωρία των συμβολοσειρών, που μερικές φορές ονομάζεται θεωρία των πάντων, είναι ένα μαθηματικά κομψό, αλλά πειραματικά μη-αποδεδειγμένο πλαίσιο για την ένωση της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν με την κβαντική μηχανική. Η θεωρία των συμβολοσειρών υποδηλώνει ότι όλα τα σωματίδια που συνθέτουν το σύμπαν δεν είναι πραγματικά τελείες αλλά μονοδιάστατες χορδές που δονίζουν - και οι διαφορές σε αυτές τις δονήσεις μας επιτρέπουν να δούμε ένα σωματίδιο ως φωτόνιο και άλλο σαν ένα ηλεκτρόνιο.
Προκειμένου όμως η θεωρία χορδών να είναι μια βιώσιμη εξήγηση για το σύμπαν, ωστόσο, πρέπει να ενσωματώνει σκοτεινή ενέργεια.
Φανταστείτε αυτή τη σκοτεινή ενέργεια ως μια μπάλα σε ένα τοπίο βουνών και κοιλάδων που αντιπροσωπεύουν την ποσότητα της δυνητικής ενέργειας που έχει, δήλωσε ο Wrase. Εάν μια μπάλα βρίσκεται πάνω από το βουνό, μπορεί να είναι ακόμα, αλλά μπορεί να κυλήσει με την παραμικρή διαταραχή, επομένως είναι ασταθής. Εάν η μπάλα κάθεται σε μια κοιλάδα, δεν αλλάζει ή κινείται, έχει χαμηλή ενέργεια και κατοικεί σε ένα σταθερό σύμπαν, γιατί ακόμη και μια ισχυρή ώθηση θα την έριξε πίσω στην κοιλάδα.
Οι θεωρητικοί των συμβολοσειρών ανέμεναν ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι σταθερή και αμετάβλητη στο σύμπαν. Με άλλα λόγια, είναι αγκαλιασμένο στις κοιλάδες ανάμεσα στα βουνά, χωρίς να κυματίζει από τα βουνά και επομένως να μην αλλάζει μέσα στο χρόνο, είπε ο Wrase.
Αλλά η εικασία που προβλήθηκε τον Ιούνιο δείχνει ότι, για να λειτουργήσει η θεωρία χορδών, το τοπίο δεν έχει βουνά ή κοιλάδες πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. (Σε αυτή τη σύλληψη, το σύμπαν μας βρίσκεται πάνω από το επίπεδο της θάλασσας - το οποίο μεταφορικά σηματοδοτεί το σημείο στο οποίο η σκοτεινή ενέργεια αρχίζει είτε να τραβήξει το σύμπαν μαζί είτε να σπρώξει το σύμπαν.
Αντίθετα, το τοπίο είναι μια μικρή κλίση και η σφαίρα της σκοτεινής ενέργειας κυλάει πάντα προς τα κάτω. "Ενώ κυλίεται προς τα κάτω η σκοτεινή ενέργεια γίνεται μικρότερη και μικρότερη", δήλωσε ο Wrase. "Το ύψος της μπάλας αντιστοιχεί στην ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας στο σύμπαν μας".
Σε αυτή τη θεωρία, η σκοτεινή ενέργεια θα μπορούσε ενδεχομένως να φτάσει κάτω από τη στάθμη της θάλασσας και να αρχίσει να τραβάει το σύμπαν πίσω στη μορφή της προ-Big-Bang.
Αλλά υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα, δήλωσε ο Wrase.
"Έχουμε δείξει ότι τέτοιες ασταθείς κορυφές βουνών πρέπει να υπάρχουν", είπε. Αυτό συμβαίνει επειδή γνωρίζουμε ότι το σωματίδιο Higgs υπάρχει. Και έχουμε πειραματικά αποδείξει ότι τα σωματίδια Higgs μπορούν να υπάρχουν πάνω σε αυτές τις κορυφές ή στα "ασταθή σύμπαντα" και μπορούν να διαταραχθούν με την παραμικρή επαφή, είπε.
Δυσκολία με τη σταθερότητα των κόσμων
Ο Cumrun Vafa, ένας θεωρητικός χορδών στο Χάρβαρντ και ανώτερος συγγραφέας του χαρτιού εικασιών από τον Ιούνιο, δήλωσε στο Live Science σε ένα μήνυμα ότι στην πραγματικότητα η αρχική εικασία έχει "δυσκολία με ασταθή σύμπαντα". Αυτό το νέο έγγραφο και μερικά άλλα δείχνουν αυτό το πρόβλημα, πρόσθεσε. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές εισηγήσεις που πρότειναν μικρές αναθεωρήσεις στην εικασία που θα εξακολουθούσαν να τηρούν τους περιορισμούς που πρότεινε η ομάδα και η ομάδα του, ανέφερε.
Ακόμα και στην αναθεωρημένη εικασία, «δεν θα είμαστε σε ένα σταθερό σύμπαν αλλά μάλλον τα πράγματα θα άλλαζαν», δήλωσε η Wrase. Η αναθεώρηση αναφέρει ότι τα βουνά μπορεί να υπάρχουν, αλλά οι σταθερές κοιλάδες δεν μπορούν, είπε. (Φανταστείτε τη μορφή της σέλας ενός αλόγου). Η μπάλα πρέπει τελικά να ξεκινήσει και η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να αλλάξει με το χρόνο, πρόσθεσε. Αλλά "αν η εικασία είναι λάθος, τότε η σκοτεινή ενέργεια θα μπορούσε να είναι σταθερή, θα κάναμε σε μια κοιλάδα ανάμεσα σε δύο βουνά", και το σύμπαν θα συνεχίσει να επεκτείνεται.
Εντός 10 έως 15 ετών, ελπίζει ότι οι δορυφόροι που μετρούν ακριβέστερα την επέκταση του σύμπαντος μπορούν να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε εάν η σκοτεινή ενέργεια είναι σταθερή ή μεταβαλλόμενη.
Η Βαφά συμφώνησε. «Αυτές είναι συναρπαστικές στιγμές στην κοσμολογία και ελπίζουμε ότι τα επόμενα χρόνια θα δούμε πειραματικά στοιχεία για την αλλαγή της σκοτεινής ενέργειας στο σύμπαν μας», είπε.
