Astronómovia z celého sveta sú trochu tázaví, pretože sa nedokážu zhodnúť na tom, ako rýchlo sa vesmír rozširuje.
Odkedy sa náš vesmír objavil pri výbuchu malej škvrny nekonečnej hustoty a gravitácie, prudko stúpal a nie rovnomerne - expanzia vesmíru sa stále zrýchľuje.
Ale ako rýchlo sa to rozširuje, bolo to pre závratnú debatu. Merania tejto miery expanzie z blízkych zdrojov sa zdajú byť v rozpore s rovnakým meraním z diaľkových zdrojov. Jedným z možných vysvetlení je, že vo vesmíre sa v podstate deje niečo funky, ktoré mení mieru expanzie.
Jeden teoretik navrhol, že sa objavila úplne nová častica a mení budúci osud celého nášho vesmíru.
Hubbleov teleskop, Hubbleov teleskop, ťažkosti a problémy
Astronómovia vymysleli niekoľko inteligentných spôsobov merania toho, čo nazývajú Hubbleov parameter alebo Hubbleova konštanta (označená pre ľudí s rušným životom ako H0). Toto číslo predstavuje mieru expanzie vesmíru dnes.
Jedným zo spôsobov, ako zmerať rýchlosť expanzie dnes, je pozrieť sa na blízke supernovy, výbuch plynu a prachu vypustený z najväčších hviezd vesmíru po ich smrti. Existuje určitý druh supernovy, ktorý má veľmi špecifický jas, takže môžeme porovnávať, ako jasný vyzerajú, ako jasne vieme, že majú byť, a vypočítať vzdialenosť. Potom, pri pohľade na svetlo z hostiteľskej galaxie supernovy, môžu astrofyzici vypočítať, ako rýchlo sa od nás vzdialia. Zložením všetkých kúskov potom môžeme vypočítať mieru expanzie vesmíru.
Ale vo vesmíre je viac ako vybuchujúce hviezdy. Je tu tiež niečo, čo sa nazýva kozmické mikrovlnné pozadie, čo je zvyšné svetlo hneď po Veľkom tresku, keď bol náš vesmír iba bábätko, staré iba 380 000 rokov. Pri misiách, ako je satelit Planck, ktorých úlohou je mapovanie tohto zvyškového žiarenia, majú vedci neuveriteľne presné mapy tohto pozadia, ktoré môžu byť použité na získanie veľmi presného obrazu o obsahu vesmíru. A odtiaľ môžeme tieto zložky vziať a spustiť hodiny vpred s počítačovými modelmi a byť schopní povedať, aká by mala byť miera expanzie dnes - za predpokladu, že základné zložky vesmíru sa odvtedy nezmenili.
Tieto dva odhady dosť nesúhlasia, aby sa ľudia trochu obávali, že nám niečo chýba.
Pozrite sa na temnú stránku
Možno je jedno alebo obe merania nesprávne alebo neúplné; Veľa vedcov na oboch stranách debaty zavesilo primerané množstvo bahna na svojich oponentov. Ale ak predpokladáme, že obe merania sú presné, potom potrebujeme niečo iné na vysvetlenie rôznych meraní. Keďže jedno meranie pochádza z veľmi raného vesmíru a ďalšie pochádza z relatívne nedávneho času, uvažuje sa o tom, že možná nejaká nová zložka vo vesmíre mení mieru expanzie vesmíru takým spôsobom, ktorý sme už v našom vesmíre nezachytili. modely.
A čo dnes dominuje expanzii vesmíru, je záhadný jav, ktorý nazývame temnou energiou. Je to úžasné meno pre niečo, čomu v podstate nerozumieme. Všetko, čo vieme, je to, že miera expanzie vesmíru sa dnes zrýchľuje a túto silu nazývame temná energia.
V našich porovnaniach od mladého vesmíru k dnešnému vesmíru fyzici predpokladajú, že temná energia (nech je to čokoľvek) je konštantná. Ale s týmto predpokladom máme súčasné nezhody, takže možno sa temná energia mení.
Myslím, že to stojí za strelu. Predpokladajme, že temná energia sa mení.
Vedci majú tajné podozrenie, že temná energia má niečo spoločné s energiou, ktorá je zamknutá vo vákuu samotného vesmírneho času. Táto energia pochádza zo všetkých „kvantových polí“, ktoré prenikajú do vesmíru.
V modernej kvantovej fyzike je každý druh častice viazaný na svoje konkrétne pole. Tieto polia sa premývajú celým časopriestorom a niekedy sa kúsky polí v niektorých miestach naozaj vzrušujú a stávajú sa časticami, ktoré poznáme a milujú - ako elektróny a kvarky a neutrína. Takže všetky elektróny patria do elektrónového poľa, všetky neutrína patria do neutrínového poľa atď. Interakcia týchto polí tvorí základný základ nášho chápania kvantového sveta.
A bez ohľadu na to, kam idete vo vesmíre, nemôžete uniknúť kvantovým poliam. Aj keď na určitom mieste natoľko nevibrujú, aby vytvorili časticu, stále sú tu, kývajú a vibrujú a robia svoju normálnu kvantovú vec. Tieto kvantové polia teda majú základné množstvo energie spojené s nimi, dokonca aj v samotnom prázdnom vákuu.
Ak chceme použiť exotickú kvantovú energiu vákua časopriestoru na vysvetlenie temnej energie, okamžite narazíme na problémy. Keď robíme niektoré veľmi jednoduché, veľmi naivné výpočty toho, koľko energie je vo vákuu kvôli všetkým kvantovým poliam, skončíme s číslom, ktoré je asi o 120 rádov silnejšie ako to, čo pozorujeme v temnej energii. Pokriky.
Na druhej strane, keď vyskúšame niektoré sofistikovanejšie výpočty, skončíme číslom, ktoré je nula. Čo tiež nesúhlasí s meraným množstvom temnej energie. Hops znova.
Takže bez ohľadu na to, naozaj sa veľmi ťažko snažíme porozumieť temnej energii prostredníctvom jazyka vákuovej energie časopriestoru (energie vytvorenej týmito kvantovými poľami). Ak sú však tieto merania rýchlosti rozpínania presné a temná energia sa skutočne mení, mohlo by nám to poskytnúť vodítko k povahe týchto kvantových polí. Konkrétne, ak sa temná energia mení, znamená to, že samotné kvantové polia sa zmenili.
Objaví sa nový nepriateľ
V nedávnom článku uverejnenom online v časopise arXiv, teoretický fyzik Massimo Cerdonio z University of Padova vypočítal množstvo zmien v kvantových poliach potrebných na započítanie zmeny temnej energie.
Ak existuje nové kvantové pole, ktoré je zodpovedné za zmenu temnej energie, znamená to, že vo vesmíre existuje nová častica.
A množstvo zmeny v temnej energii, ktorú vypočítal Cerdonio, si vyžaduje určitý druh častíc, ktorý sa ukáže ako zhruba rovnaká hmotnosť nového druhu častíc, ktorý už bol predpovedaný: tzv. Axión. Fyzici vymysleli túto teoretickú časticu na vyriešenie niektorých problémov s naším kvantovým chápaním silnej jadrovej sily.
Táto častica sa pravdepodobne objavila vo veľmi skorom vesmíre, ale „číhala“ v pozadí, zatiaľ čo iné sily a častice riadili smer vesmíru. A teraz je rad na osi ...
Aj tak sme nikdy nezistili axion, ale ak sú tieto výpočty správne, znamená to, že axion je vonku a zaplňuje vesmír a jeho kvantové pole. Aj táto hypotetická axia sa už prejavuje zmenou množstva temnej energie vo vesmíre. Mohlo by sa tak stať, že aj keď sme v laboratóriu nikdy nevideli túto časticu, mení náš vesmír už na tej najväčšej stupnici.
