Astronomi širom svijeta malo su neuredni jer se ne mogu složiti koliko se svemir brzo širi.
Otkako je naš svemir nastao od eksplozije sićušne mrlje beskonačne gustoće i gravitacije, on se balonira, ali ne i stalnom brzinom - širenje svemira nastavlja sve brže.
Ali kako se brzo širi, odlučivala je vrtoglava rasprava. Čini se da su mjerenja ove brzine širenja iz obližnjih izvora u suprotnosti s istim mjerenjima iz udaljenih izvora. Jedno je moguće objašnjenje da se, u osnovi, u svemiru događa nešto duhovito, mijenjajući brzinu širenja.
I jedan je teoretičar predložio da se pojavila potpuno nova čestica koja mijenja buduću sudbinu cijelog našeg kozmosa.
Hubble, Hubble, napor i nevolje
Astronomi su osmislili više pametnih načina mjerenja onoga što nazivaju Hubbleovim parametrom ili Hubble konstantom (za ljude koji imaju užurbane živote označeni kao H0). Ovaj broj predstavlja stopu širenja svemira danas.
Jedan od načina za mjerenje brzine širenja danas je gledanje u obližnje supernove, eksploziju plina i prašine pokrenute od najvećih zvijezda u svemiru nakon njihove smrti. Postoji određena vrsta supernove koja ima vrlo specifičnu svjetlinu, pa možemo usporediti koliko svijetli izgledaju i koliko svijetle znamo da bi trebali biti i izračunati udaljenost. Zatim, gledajući svjetlost iz galaksije domaćina supernove, astrofizičari također mogu izračunati koliko se brzo udaljavaju od nas. Sabiranjem svih komada možemo izračunati brzinu širenja svemira.
Ali svemir ima više od eksplodiranja zvijezda. Postoji i nešto što se naziva kozmička mikrovalna pozadina, a to je ostatak svjetlosti neposredno nakon Velikog praska, kada je naš svemir bio tek beba, stara samo 380.000 godina. Uz misije poput Planckovog satelita koji su zaduženi za mapiranje tog ostatka zračenja, znanstvenici imaju nevjerojatno precizne karte ove pozadine, koje se mogu koristiti za dobivanje vrlo točne slike sadržaja svemira. I odatle možemo uzeti te sastojke i pokrenuti sat naprijed s računalnim modelima i biti u stanju reći kakva bi trebala biti stopa širenja danas - pod pretpostavkom da se temeljni sastojci svemira od tada nisu promijenili.
Ove se dvije procjene ne slažu dovoljno da bi se ljudi malo zabrinuli da nam nešto nedostaje.
Pogledajte tamnu stranu
Možda su jedno ili oba mjerenja netočni ili nepotpuni; puno znanstvenika s obje strane rasprave ispljuvava odgovarajuću količinu blata svojim protivnicima. No ako pretpostavimo da su oba mjerenja točna, onda nam treba nešto drugo kako bismo objasnili različita mjerenja. Budući da jedno mjerenje dolazi iz vrlo ranog svemira, a drugo dolazi iz relativno novijeg vremena, razmišljanje je da možda neki novi sastojak u kozmosu mijenja brzinu širenja svemira na način koji još nismo zabilježili u našem modeli.
A ono što danas dominira širenjem svemira je tajanstveni fenomen koji nazivamo tamnom energijom. To je fenomenalno ime za nešto što u osnovi ne razumijemo. Sve što znamo jest da se brzina širenja svemira danas ubrzava, a silu koja pokreće ovo ubrzanje nazivamo „tamnom energijom“.
U našim usporedbama od mladog svemira do današnjeg svemira, fizičari pretpostavljaju da je tamna energija (što god bila) stalna. Ali s ovom pretpostavkom imamo sadašnje neslaganje, pa se možda tamna energija mijenja.
Valjda vrijedi pucati. Pretpostavimo da se tamna energija mijenja.
Znanstvenici sumnjaju da tamna energija ima neke veze s energijom koja je zaključana u vakuumu samog prostora i vremena. Ta energija dolazi iz svih "kvantnih polja" koja prožimaju svemir.
U modernoj kvantnoj fizici svaka je vrsta čestica vezana za svoje određeno polje. Ta polja ispiraju se kroz svemir-vrijeme, a ponekad se djelići polja na nekim mjestima zaista pobuđuju, postajući čestice koje znamo i volimo - poput elektrona i kvarkova i neutrina. Dakle, svi elektroni pripadaju elektronskom polju, svi neutrini pripadaju neutrinskom polju i tako dalje. Interakcija ovih polja čini temeljnu osnovu za naše razumijevanje kvantnog svijeta.
I bez obzira kuda idete u svemir, ne možete pobjeći od kvantnih polja. Čak i kada ne vibriraju dovoljno na određenom mjestu da bi napravili česticu, oni su i dalje tu, namignuće i vibriraju i rade svoju normalnu kvantnu stvar. Dakle, ta kvantna polja imaju osnovnu količinu energije povezana s njima, čak i u samom praznom praznom vakuumu.
Ako želimo iskoristiti egzotičnu kvantnu energiju vakuuma prostor-vremena da bismo objasnili tamnu energiju, odmah nailazimo na probleme. Kad izvodimo vrlo jednostavne, vrlo naivne proračune koliko energije ima u vakuumu zbog svih kvantnih polja, završimo s brojem koji je otprilike 120 reda jači od onoga što promatramo kako bi bila tamna energija. Joj.
S druge strane, kada isprobamo neke sofisticiranije proračune, završimo s brojem koji je nula. Što se također ne slaže s izmjerenom količinom tamne energije. Opet.
Dakle, bez obzira na sve, imamo stvarno težak pokušaj razumijevanja tamne energije kroz jezik vakuum energije prostora-vremena (energije koju stvaraju ta kvantna polja). Ali ako su ta mjerenja brzine širenja točna i tamna energija se stvarno mijenja, to bi nam moglo dati trag u prirodi tih kvantnih polja. Konkretno, ako se tamna energija mijenja, to znači da su se promijenila i sama kvantna polja.
Pojavljuje se novi neprijatelj
U nedavnom radu objavljenom na mreži u časopisu za tiskanje arXiv, teorijski fizičar Massimo Cerdonio na Sveučilištu u Padovi izračunao je količinu promjene u kvantnim poljima potrebnim za obračun promjene tamne energije.
Ako postoji novo kvantno polje odgovorno za promjenu tamne energije, to znači da u svemiru postoji nova čestica.
A količina promjene tamne energije koju je izračunao Cerdonio zahtijeva određenu vrstu mase čestica, za koju se ispostavlja da je otprilike ista masa nove vrste čestica koja je već predviđena: tzv. Fizičari su izmislili ovu teorijsku česticu kako bi riješili neke probleme s našim kvantnim razumijevanjem jake nuklearne sile.
Ova se čestica, vjerojatno, pojavila u vrlo ranom svemiru, ali je "skrivala" u pozadini, dok su druge sile i čestice kontrolirale smjer svemira. A sad je red na sjekiri ...
Unatoč tome, nikada nismo otkrili aksionu, ali ako su ta izračunavanja točna, onda to znači da je aksija vani, koja popunjava svemir i njegovo kvantno polje. Također, ova hipotetička aksija već postaje primjetna promjenom količine tamne energije u kozmosu. Pa bi moglo biti da iako ovu česticu nikada nismo vidjeli u laboratoriji, ona već mijenja naš svemir u većini najvećih razmjera.
