Istraživači su razvili model smanjivanja svemira koji je postojao prije Velikog praska. Klikni za veću sliku
Veliki prasak opisuje kako je Svemir počeo kao jedinstvena točka prije 13,7 milijardi godina i proširio se od tada, ali ne objašnjava što se dogodilo prije toga. Istraživači sa Sveučilišta Penn State vjeruju da bi u našem sadašnjem svemiru trebali biti tragovi dokaza koji bi se mogli osvrnuti prije Velikog praska. Prema njihovom istraživanju, postojao je kontrakcijski svemir sa sličnom prostorno-vremenskom geometrijom kao i naš svemir koji se širi. Svemir se urušio, a zatim "odskočio" kao Veliki prasak.
Prema Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti, Veliki prasak predstavlja Početak, veliki događaj na kojem se nije rodila samo materija, već i prostor-vrijeme. Dok klasične teorije ne nude tragove o postojanju prije tog trenutka, istraživački tim u državi Penn upotrijebio je kvantne gravitacijske proračune kako bi pronašao niti koje vode u ranije vrijeme. "Opća relativnost može se upotrijebiti za opisivanje svemira do točke u kojoj materija postaje toliko gusta da se jednadžbe ne drže", kaže Abhay Ashtekar, nositeljica Katedre za fiziku obitelji Eberly i direktor Instituta za gravitacijsku fiziku. i Geometrija u državi Penn. "Nakon te točke, morali smo primijeniti kvantne alate koji nisu bili dostupni Einsteinu." Kombinirajući kvantnu fiziku s općom relativnošću, Ashtekar i dvojica njegovih postdoktorskih istraživača, Tomasz Pawlowski i Parmpreet Singh, uspjeli su razviti model koji kroz Veliki prasak dovodi do sve manjeg svemira koji izlaže fiziku sličnu našoj.
U istraživanju objavljenom u trenutnom broju časopisa Physical Review Letters, tim pokazuje da je prije Velikog praska postojao kontrakcijski svemir s prostorno-vremenskom geometrijom koja je inače slična onome u trenutnom svemiru koji se širi. Kako su gravitacijske sile povlačile ovaj prethodni svemir prema unutra, dosegla je točku u kojoj kvantna svojstva prostor-vremena uzrokuju da gravitacija postane odbojna, a ne privlačna. "Koristeći kvantne modifikacije Einsteinove kozmološke jednadžbe, pokazali smo da umjesto klasičnog Velikog praska u stvari postoji kvantni odskok", kaže Ashtekar. "Bili smo toliko iznenađeni otkrićem da postoji još jedan klasični svemir prije Velikog praska da smo simulacije ponavljali s različitim vrijednostima parametara tijekom nekoliko mjeseci, ali otkrili smo da je scenarij Big Bouncea robustan."
Dok je prije predložena opća ideja drugog svemira koja je postojala prije Velikog praska, ovo je prvi matematički opis koji sustavno utvrđuje njegovo postojanje i izvodi svojstva geometrije prostora i vremena u tom svemiru.
Istraživački tim koristio je kvantnu gravitaciju petlje, vodeći pristup problemu sjedinjenja opće relativnosti s kvantnom fizikom, koji je također uveden na Državni institut za gravitacijsku fiziku i geometriju Penn. U ovoj teoriji, sama geometrija prostora i vremena ima diskretnu "atomsku" strukturu, a poznati kontinuum samo je aproksimacija. Tkanina prostora doslovno je utkana u jednodimenzionalne kvantne niti. U blizini Velikog praska, ova se tkanina nasilno rastrgava, a kvantna priroda geometrije postaje važna. Gravitaciju čini snažno odbojnom, što dovodi do velikog naleta.
"Naš početni rad pretpostavlja homogeni model našeg svemira", kaže Ashtekar. "Međutim, to nam je dalo povjerenje u temeljne ideje petne kvantne gravitacije. Nastavit ćemo usavršavati model kako bismo bolje prikazali svemir kako ga poznajemo i bolje razumjeli značajke kvantne gravitacije. "
Istraživanje su sponzorirali Nacionalna zaklada za znanost, zaklada Alexander von Humboldt i Penn State Eberly College of Science.
Izvorni izvor: PSU News Release
