Universul se va extinde pentru totdeauna sau, în cele din urmă, se va transforma într-o micuță?
Un articol publicat în iunie sugerează că extinderea infinită nu este posibilă, iar acest lucru a încântat foarte mult întreaga comunitate de fizică.
„Oamenii reacționează foarte emoțional pentru că, dacă este descoperit și dovedit, va fi impresionant”, a spus Timm Vraze, fizician la Universitatea de Tehnologie din Viena.
Acum, Vraze și colegii săi au publicat un studiu separat care contrabalansează articolul anterior. Aceasta înseamnă că teoria unui univers în continuă expansiune nu poate fi exclusă.
Energie întunecată și expansiune spațială
Universul nostru este pătruns cu o imensă forță invizibilă care pare să se opună gravitației. Fizicienii numesc această forță energie întunecată. Se crede că ea este cea care „împinge” continuu Universul nostru spre exterior, provocând expansiune.
Dar în iunie, un grup de fizicieni a publicat o lucrare care susține că energia întunecată se schimbă în timp. Acest lucru înseamnă că universul nu se va extinde pentru totdeauna, dar în cele din urmă se poate prăbuși până la dimensiunea pe care a fost înainte de Big Bang.
Video promotional:
Aproape imediat, fizicienii au descoperit defectele teoriei: mai multe grupuri independente au publicat ulterior lucrări care propun corecții la ipoteză. Lucrarea, publicată pe 2 octombrie în revista Physical Review D, spune că, așa cum este ea, ipoteza inițială nu poate fi justificată, deoarece nu poate explica existența bosonului Higgs, despre care știm din Colibrul de Hadroni mari. Cu toate acestea, potrivit lui Vraze, care a fost co-autor al acestui articol, cu unele ajustări teoretice, ipoteza unui univers în colaps poate fi încă viabilă.
Cum explicăm tot ce a existat vreodată?
Teoria șirurilor, numită uneori teoria a tot, este un model matematic elegant, dar neprobat experimental pentru combinarea teoriei relativității lui Einstein cu mecanica cuantică. Teoria șirurilor presupune că toate particulele care alcătuiesc universul nu sunt de fapt puncte, ci șiruri unidimensionale care vibrează. Diferențele dintre aceste vibrații ne permit să vedem o particulă ca foton și alta ca electron.
Cu toate acestea, pentru ca teoria șirurilor să fie o explicație viabilă pentru univers, trebuie să includă energia întunecată.
Potrivit lui Vraze, vă puteți imagina energia întunecată ca o bilă printre munți și văi, ceea ce reprezintă cantitatea de energie potențială. Dacă mingea se află deasupra unui munte, poate fi staționară, dar se poate rula în jos din cauza celei mai mici perturbări, deci este instabilă. Dacă mingea se află în vale, nu se mișcă, are energie redusă și se află într-un univers stabil, deoarece o apăsare puternică l-ar determina să se întoarcă.
Teoreticienii care lucrează la teoria corzilor au presupus de mult că energia întunecată este constantă și neschimbătoare în univers. Cu alte cuvinte, mingea se află în văile dintre munți, nu se rostogolește de pe vârfurile montane și nu se schimbă în timp.
Dar o ipoteză prezentată în iunie sugerează că funcționarea teoriei coardelor nu trebuie să aibă munți sau văi deasupra nivelului mării. (În acest concept, universul nostru este peste nivelul mării, care este o metaforă pentru punctul în care energia întunecată începe să extindă universul sau să îl contracteze.)
Mai degrabă, terenul are o pantă ușoară și „bila energiei întunecate” se rostogolește în jos. "Pe măsură ce se derulează, există din ce în ce mai puțină energie întunecată", a spus Vraze. "Înălțimea mingii corespunde cantității de energie întunecată din universul nostru."
În această teorie, energia întunecată ar putea în cele din urmă „aluneca” sub nivelul mării și ar putea începe să tragă universul înapoi la dimensiunea sa pre-Big Bang.
Dar există o problemă.
Astfel de vârfuri instabile de munte s-au dovedit că există deoarece bosonul Higgs există, a spus Wraze. Și s-a dovedit experimental că particulele Higgs pot exista pe aceste vârfuri de munte („universuri instabile”) și pot fi perturbate la cea mai mică atingere.
Dificultăți cu stabilitatea universurilor
Kamrun Wafa, care lucrează la teoria coardelor la Harvard și autorul principal al ipotezei din iunie, a confirmat că, într-adevăr, ipoteza inițială are „dificultăți cu universuri instabile”. Iar articolele ulterioare au reflectat această problemă.
Cu toate acestea, potrivit lui Vraze, chiar dacă ipoteza este revizuită, "încă nu vom fi într-un Univers stabil - mai degrabă, toate celelalte se vor schimba". Conform versiunii revizuite, vârfurile de munte pot exista, dar văile stabile nu pot (imaginați forma unei șa de cal). În cele din urmă, mingea ar trebui să înceapă să se rostogolească și energia întunecată ar trebui să se schimbe în timp.
Dar dacă ipoteza este complet greșită, atunci energia întunecată poate fi constantă, vom sta într-o vale între doi munți, iar universul va continua să se extindă.
El speră că în următorii 10-15 ani, sateliții care măsoară mai precis expansiunea universului ne vor ajuta să înțelegem dacă energia întunecată este constantă sau în schimbare. Wafa a fost de acord: „Aceasta este o perioadă interesantă în cosmologie și sperăm că în următorii ani vom vedea dovezi experimentale ale energiei întunecate care se schimbă în universul nostru”.
