Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα μοντέλο συρρικνούμενου σύμπαντος που υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Το Big Bang περιγράφει πώς ξεκίνησε το Σύμπαν ως ένα σημείο πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια και από τότε επεκτείνεται, αλλά δεν εξηγεί τι συνέβη πριν από αυτό. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Penn State πιστεύουν ότι πρέπει να υπάρχουν ίχνη αποδείξεων στο σημερινό μας σύμπαν που θα μπορούσαν να κοιτάξουν πίσω πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Σύμφωνα με την έρευνά τους, υπήρχε ένα σύμπαν σύμπαν με παρόμοια γεωμετρία χωροχρόνου με το επεκτεινόμενο σύμπαν. Το σύμπαν κατέρρευσε και στη συνέχεια «αναπήδησε» ως το Big Bang.
Σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, το Big Bang αντιπροσωπεύει την αρχή, το μεγάλο γεγονός στο οποίο γεννήθηκε όχι μόνο αλλά και ο ίδιος ο χωροχρόνος. Ενώ οι κλασικές θεωρίες δεν προσφέρουν ενδείξεις για την ύπαρξη πριν από εκείνη τη στιγμή, μια ερευνητική ομάδα στο Penn State έχει χρησιμοποιήσει κβαντικούς υπολογισμούς βαρύτητας για να βρει νήματα που οδηγούν σε νωρίτερα χρόνια. «Η γενική σχετικότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει το σύμπαν πίσω σε ένα σημείο στο οποίο η ύλη γίνεται τόσο πυκνή που οι εξισώσεις του δεν συγκρατούνται», λέει ο Abhay Ashtekar, Κάτοχος της Eberly Family Chair στη Φυσική και διευθυντής του Ινστιτούτου Βαρυτικής Φυσικής και Γεωμετρία στο Penn State. «Πέρα από αυτό το σημείο, χρειαζόμασταν να εφαρμόσουμε κβαντικά εργαλεία που δεν ήταν διαθέσιμα στον Αϊνστάιν». Συνδυάζοντας την κβαντική φυσική με τη γενική σχετικότητα, ο Ashtekar και δύο από τους μεταδιδακτορικούς ερευνητές του, Tomasz Pawlowski και Parmpreet Singh, κατάφεραν να αναπτύξουν ένα μοντέλο που εντοπίζει μέσα από τη Μεγάλη Έκρηξη σε ένα συρρικνούμενο σύμπαν που παρουσιάζει φυσική παρόμοια με τη δική μας.
Στην έρευνα που αναφέρθηκε στο τρέχον τεύχος του Physical Review Letters, η ομάδα δείχνει ότι, πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, υπήρχε ένα σύμπαν σύμπαντος με γεωμετρία χωροχρόνου που αλλιώς είναι παρόμοιο με αυτό του τρέχοντος επεκτεινόμενου σύμπαντος. Καθώς οι βαρυτικές δυνάμεις τράβηξαν αυτό το προηγούμενο σύμπαν προς τα μέσα, έφτασε σε ένα σημείο στο οποίο οι κβαντικές ιδιότητες του χωροχρόνου προκαλούν την απώλεια της βαρύτητας, παρά ελκυστική. «Χρησιμοποιώντας κβαντικές τροποποιήσεις των κοσμολογικών εξισώσεων του Αϊνστάιν, έχουμε δείξει ότι στη θέση ενός κλασικού Big Bang υπάρχει στην πραγματικότητα μια κβαντική αναπήδηση», λέει ο Ashtekar. "Ήμασταν τόσο έκπληκτοι από το εύρημα ότι υπάρχει ένα άλλο κλασικό, προ-Big Bang σύμπαν που επαναλάβαμε τις προσομοιώσεις με διαφορετικές τιμές παραμέτρων για αρκετούς μήνες, αλλά διαπιστώσαμε ότι το σενάριο Big Bounce είναι ισχυρό."
Ενώ η γενική ιδέα ενός άλλου σύμπαντος που υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη έχει προταθεί στο παρελθόν, αυτή είναι η πρώτη μαθηματική περιγραφή που αποδεικνύει συστηματικά την ύπαρξή του και συνάγει τις ιδιότητες της γεωμετρίας χωροχρόνου σε αυτό το σύμπαν.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε την κβαντική βαρύτητα βρόχου, μια κορυφαία προσέγγιση στο πρόβλημα της ενοποίησης της γενικής σχετικότητας με την κβαντική φυσική, η οποία πρωτοστάτησε επίσης στο Penn State Institute of Gravitational Physics and Geometry. Σε αυτήν τη θεωρία, η ίδια η γεωμετρία χωροχρόνου έχει μια ξεχωριστή «ατομική» δομή και το γνωστό συνεχές είναι μόνο μια προσέγγιση. Το ύφασμα του χώρου υφαίνεται κυριολεκτικά από μονοδιάστατα κβαντικά νήματα. Κοντά στο Big-Bang, αυτό το ύφασμα σχίζεται βίαια και η κβαντική φύση της γεωμετρίας καθίσταται σημαντική. Κάνει τη βαρύτητα αποκρουστική, δημιουργώντας το Big Bounce.
«Το αρχικό μας έργο προϋποθέτει ένα ομοιογενές μοντέλο του σύμπαντος μας», λέει ο Ashtekar. «Ωστόσο, μας έδωσε εμπιστοσύνη στις βασικές ιδέες της κβαντικής βαρύτητας του βρόχου. Θα συνεχίσουμε να βελτιώνουμε το μοντέλο για να απεικονίζουμε καλύτερα το σύμπαν όπως το γνωρίζουμε και να κατανοήσουμε καλύτερα τα χαρακτηριστικά της κβαντικής βαρύτητας. "
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το National Science Foundation, το Alexander von Humboldt Foundation και το Penn State Eberly College of Science.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων PSU
