Hoće li se svemir zauvijek proširiti ili će se na kraju srušiti u sitnu mrlju?
Rad objavljen u lipnju sugerirao je da je beskonačno širenje nemoguće prema velikoj teoriji fizike - pretpostavci koja je stvorila ogromne valove u zajednici fizike.
"Ljudi su vrlo ljubazni zbog toga jer ako je to istina i otkriju, bilo bi spektakularno", rekao je Timm Wrase, fizičar sa Bečkog tehnološkog sveučilišta.
Sada su Wrase i njegovi kolege objavili odvojenu studiju koja u tom argumentu zabija ogromnu rupu, što znači da se svemir koji se širi još uvijek ne može isključiti.
Tamna energija i kozmička ekspanzija
Naš je svemir prožet ogromnom, neviđenom silom koja kao da se protivi gravitaciji. Fizičari ovu silu nazivaju tamnom energijom, a smatra se da ona stalno gura naš svemir prema van.
Ali u lipnju je skupina fizičara objavila članak u časopisu za pretisak arXiv na kojem je nagovješteno da se tamna energija s vremenom mijenja. To znači da se svemir neće zauvijek proširiti, ali može se s vremenom srušiti na veličinu kakva je bila prije Velikog praska.
Gotovo odmah, međutim, fizičari su pronašli probleme s teorijom: Nekoliko neovisnih skupina naknadno je objavilo radove koji su predložili izmjene nagađanja. Dakle, rad objavljen 2. listopada u časopisu Physical Review D sugerira da, kako sada stoji, izvorna pretpostavka ne može biti istinita jer ne može objasniti postojanje Higgsovog bozona - za koji znamo da postoji, zahvaljujući Veliki hadronski sudarač, masivni sudarač čestica na granici između Francuske i Švicarske.
Ipak, uz malo teoretskog promena, pretpostavka propadajućeg svemira i dalje bi mogla biti održiva, rekao je Wrase, koautor na novom časopisu Physical Review D, Live Science.
Kako objasniti sve što je ikada postojalo?
Teorija struna, koja se ponekad naziva i teorija svega, matematički je elegantan, ali eksperimentalno nedokazan okvir za objedinjavanje Einsteinove teorije opće relativnosti s kvantnom mehanikom. Teorija struna sugerira da sve čestice koje čine svemir zapravo nisu točkice, već jednodimenzionalni nizovi koji vibriraju - a razlike u tim vibracijama omogućuju nam da jednu česticu vidimo kao foton, a drugu kao elektron.
Da bi teorija struna bila održivo objašnjenje za svemir, mora sadržavati tamnu energiju.
Zamislite ovu tamnu energiju kao kuglu u pejzažu planina i dolina koji predstavljaju količinu potencijalne energije koju ima, rekao je Wrase. Ako lopta stoji na vrhu planine, možda je mirna, ali može se spustiti uz najmanju uznemirenost, pa je nestabilna. Ako lopta sjedi u nekoj dolini, ne mijenja se ili se kreće, ima malu energiju i živi u stabilnom svemiru, jer čak i snažan pritisak povukao bi je natrag u dolinu.
Teoretičari strune dugo su pretpostavljali da je tamna energija u svemiru stalna i nepromjenjiva. Drugim riječima, guste se u dolinama između planina, ne valja se s vrhova planina i na taj se način ne mijenja kroz vrijeme, rekao je Wrase.
No, pretpostavka objavljena u lipnju sugerira da, kako bi teorija struna djelovala, krajolik nema planina ili dolina iznad razine mora. (U ovoj koncepciji, naš svemir stoji iznad razine mora - što metaforički označava točku u kojoj tamna energija počinje ili privlačiti svemir ili gurati svemir na jedno drugo.)
Umjesto toga, krajolik je lagan nagib i kugla tamne energije njiše se sve dolje. "Dok se kotrlja prema dolje, tamna energija postaje sve manja i manja", rekao je Wrase. "Visina kuglice odgovara količini tamne energije u našem svemiru."
U ovoj teoriji, tamna energija bi se eventualno mogla probiti ispod razine mora i započeti povlačenje svemira u oblik prije Velikog praska.
Ali postoji samo jedan problem, rekao je Wrase.
"Pokazali smo da takva nestabilna vrhova mora postojati", rekao je. To je zato što znamo da Higgsova čestica postoji. I eksperimentalno smo dokazali da čestice Higgsa mogu postojati na tim vrhovima planina ili u "nestabilnim svemirima", te ih možemo poremetiti i najmanjim dodirom, rekao je.
Poteškoća sa stabilnošću svemira
Cumrun Vafa, teoretičar gudača na Harvardu i viši autor radova sa pretpostavkom iz lipnja, rekao je Live Scienceu u e-poruci da, doista, originalna pretpostavka ima "problema sa nestabilnim svemirima". Ovaj novi rad i nekolicina drugih pokazuju ovaj problem, dodao je. Ali, postoji nekoliko radova koji su predložili blage izmjene pretpostavke koje bi se ipak pridržavale ograničenja koje je Wrase i njegov tim predložio, rekao je.
Čak i u revidiranoj pretpostavci, "ne bismo bili u stabilnom svemiru, već bi se stvari promijenile", rekao je Wrase. Revizija kaže kako vrhovi planina mogu postojati, ali stabilne doline ne mogu, rekao je. (Zamislite oblik konjskog sedla). Lopta se s vremenom mora početi kotrljati i tamna energija se mora vremenom mijenjati, dodao je. Ali "ako je pretpostavka pogrešna, onda bi tamna energija mogla biti konstantna, sjedili bismo u dolini između dviju planina", a svemir bi se nastavio širiti.
U roku od 10 do 15 godina nada se da će nam sateliti koji preciznije mjere širenje svemira pomoći da shvatimo je li tamna energija konstantna ili se mijenja.
Vafa se složio. "Ovo su uzbudljiva vremena u kozmologiji i nadamo se da ćemo u sljedećih nekoliko godina vidjeti eksperimentalne dokaze za promjenu tamne energije u našem svemiru", rekao je.
