Când a devenit clar acum 20 de ani că expansiunea universului se accelereaza, oamenii de știință au prezentat o explicație completă, simplă și testabilă. Dar pe măsură ce date din ce în ce mai experimentale și observaționale au intrat, motivul pentru energia întunecată - probabil motivul acestei accelerații - a rămas evaziv. Deși echivalează din punct de vedere tehnic cu o „constantă cosmologică” (sau cu energia inerentă spațiului în sine), nu există nicio modalitate de a deduce valoarea acesteia. Dar dacă ne amintim că plasarea anumitor forme de materie în spațiul gol schimbă forțele care acționează asupra acestei materii, este posibil ca energia întunecată să apară după un principiu foarte simplu: deoarece materia ca atare există în Universul nostru.
Gruparea hărții galaxiilor din Universul nostru. Prezența acestor structuri poate explica prezența și puterea energiei întunecate în totalitatea ei.
Majoritatea forțelor și fenomenelor au origini ușor de descoperit. Două obiecte masive experimentează forța gravitației datorită faptului că spațiul timpului se deformează datorită prezenței materiei și energiei. Universul s-a extins deoarece are propria sa istorie a modificărilor densității energetice din univers și a condițiilor inițiale pentru extindere. Și toate particulele din Univers interacționează într-un anumit mod datorită binecunoscutei reguli ale teoriei cuantice a câmpurilor și schimbului de bosoni vectori. De la cele mai mici particule subatomice la cele mai mari scări, aceleași forțe operează pentru a conduce bosonii și galaxiile.
Interacțiunea puternică care se produce datorită prezenței „schimbării de culoare” și schimbului de gluoni ține împreună nucleii de atomi
Chiar și cele mai misterioase fenomene din centrul lor conțin explicații care sunt bine înțelese. Nu știm de ce există mai multă materie decât antimaterie în Univers, dar știm că au loc condițiile de care avem nevoie pentru aceasta - încălcarea numărului baryon, încălcarea C și CP. Nu știm care este natura materiei întunecate, dar proprietățile sale generale, unde se află și cum se aglomerează, toate sunt bine înțelese. De asemenea, nu știm dacă găurile negre păstrează sau nu informațiile, dar înțelegem starea finală și inițială a acestor obiecte, precum și modul în care se nasc și ce se întâmplă cu orizonturile lor de eveniment în timp.
O ilustrare a unei găuri negre și a mediului său, un disc de accreție accelerare și umflantă. Starea inițială și finală a găurilor negre poate fi bine prevăzută chiar dacă pierderea sau stocarea informațiilor nu este
Dar există un lucru pe care nu îl înțelegem deloc: energia întunecată. Desigur, putem măsura accelerația universului și înțelege cu exactitate amploarea acestuia. Dar de ce avem chiar un univers cu energie întunecată non-zero? De ce spațiul gol, în care nu există nimic - indiferent, curbură, nici radiație, nimic - are energie non-zero pozitivă? Și de ce această cantitate de energie, care era de neînțeles minusculă și complet invizibilă în primii miliarde de ani din istoria Universului, a început să capteze Universul doar în momentul în care Pământul a apărut în el?
O ilustrare a unui disc protoplanetar în care se formează planete și planeteimale, creând lacune în disc. În urmă cu patru până la cinci miliarde de ani, când sistemul nostru solar s-a format, energia întunecată a început să capteze simultan expansiunea universului și densitatea energetică
Video promotional:
Există multe lucruri interesante pe care le putem asocia energiei întunecate și universului în ansamblu. Există o mulțime de spații goale pe care le pătrund câmpurile cuantice. Nu există regiuni în Univers în care pătrund forțele gravitaționale, electromagnetice sau nucleare; sunt peste tot. Dacă încercăm să calculăm așa-numita valoare așteptată a vidului (condensat) a diferitelor câmpuri cuantice, vom întâlni un număr infinit de termeni și îl putem scrie doar aproximativ. Ne vom ocupa întotdeauna de valori aproximative. Și din câte știm, ele nu sunt echilibrate, iar universul nu încetinește - de fapt se accelerează. Cumva, spațiul în sine are puțină energie non-zero. Și această energie face ca galaxiile îndepărtate din Univers să se îndepărteze de noi cu o viteză în continuă creștere,deși încet, dar constant.
Întrebarea "de ce?" nu încetează niciodată să te chinui pe teoreticieni. De ce universul se extinde din ce în ce mai repede? Nu putem explica prezența acestei energii întunecate în nimic. Poate că nu înțelegem puțin universul în sine. Cu toate acestea, există o altă opțiune, la care rareori se gândește: poate această proprietate a spațiului gol este determinată de prezența altor lucruri - ca materia - în Univers.
Și există un motiv de a crede că acest lucru este posibil, care se numește efectul Casimir. Îl cunoaștem bine.
Ilustrația efectului Casimir și modul în care forțele din afara plăcilor diferă de forțele dintre ele
Care este forța electromagnetică a spațiului gol? Zero, desigur. În absența taxelor, a curenților și a materiei pentru interacțiune, va fi zero, fără glume. Dar dacă așezați două plăci metalice la o anumită distanță între ele și apoi întrebați din nou care va fi forța electromagnetică, aceasta va înceta să mai fie zero. Datorită faptului că unele moduri de fluctuații cuantice sunt interzise datorită limitelor plăcii, nu numai că ne prezicem, dar și măsurăm forța non-zero între aceste plăci, care apar literalmente din spațiul gol. Și ceea ce este cel mai interesant, toate forțele, inclusiv forțele gravitaționale, prezintă efectul Casimir.
Harta a peste un milion de galaxii din Univers; există o galaxie separată în fiecare punct. Culorile diferite reprezintă distanțe; roșu - mai departe
Ce se întâmplă când încercăm să aplicăm acest efect întregului univers și să calculăm efectul? Răspunsul este simplu: obținem ceva care corespunde într-o anumită formă energiei întunecate, numai - din nou - de o altă ordine. Și acest lucru se poate întâmpla pentru că nu știm pe deplin care sunt condițiile de frontieră ale Universului sau cum să calculăm corect efectul cuantic-gravitațional.
Cartografierea universului poate fi cea mai ușoară parte. Este puțin probabil să așteptăm o descoperire experimentală sau experimentală care să ne ducă la o înțelegere a energiei întunecate, cea mai evazivă forță din univers. Este posibil să avem nevoie de o descoperire teoretică. Și, eventual, va fi asociată cu o anomalie a urmelor, o schimbare a mărimii dinamice sau chiar o urmă de dimensiuni suplimentare. Am găsit recent recent cel mai dificil secret de explicat. Poate că soluția va sta în fizica pe care o cunoaștem deja.
Ilya Khel
