Az univerzum örökre kinyílik, vagy végül egy apró foltmá válik össze?
Egy júniusban közzétett cikk szerint a végtelen kiterjesztés lehetetlen volt a fizika fő elmélete szerint - egy sejtés, amely óriási hullámokat okozott a fizika közösségében.
"Az emberek nagyon érzelmileg érzik magukat, mert ha ez igaz és felfedeződik, látványos lenne" - mondta Timm Wrase, a bécsi műszaki egyetem fizikusa.
Most Wrase és kollégái külön tanulmányt publikáltak, amely hatalmas lyukat idéz elő ezen érvben, ami azt jelenti, hogy az egyre bővülő univerzumot még nem lehet kizárni.
Sötét energia és kozmikus terjeszkedés
Világegyetemünket hatalmas, láthatatlan erő áthatja, amely látszólag ellenzi a gravitációt. A fizikusok ezt az erőt sötét energiának nevezik, és azt gondolják, hogy állandóan tovább tolja az univerzumunkat.
De júniusban a fizikusok egy csoportja publikált egy papírt az arXiv preprint nyomtatott folyóiratában, amely arra utal, hogy a sötét energia az idő múlásával megváltozik. Ez azt jelenti, hogy a világegyetem nem fog örökre kiterjedni, de végül összeeshet olyan méretűre, mint amilyen a Nagyrobbanás előtt volt.
Szinte azonnal a fizikusok azonban problémákat találtak az elmélettel kapcsolatban: Több független csoport később publikált cikkeket, amelyek a sejtés felülvizsgálatát javasolták. Most, a Physical Review D folyóiratban október 2-án közzétett cikk arra utal, hogy a jelenlegi állítás nem lehet igaz, mert nem magyarázza meg a Higgs-bozon létezését - amelyről tudjuk, hogy létezik, köszönhetően a a nagy hadron ütköző, a hatalmas részecske ütköző Franciaország és Svájc határán.
Ennek ellenére egy kissé elméleti finomítás mellett az összeomló univerzum sejtése továbbra is életképes lehet - mondta Wrase, az új Physical Review D cikk társszerzője a Live Science-nek.
Hogyan magyarázhatunk meg mindent, ami létezett?
A húros elmélet, amelyet néha mindent elméletnek neveznek, matematikailag elegáns, de kísérletileg be nem bizonyított keret Einstein általános relativitáselméletének kvantummechanikával való egyesítésére. A húros elmélet azt sugallja, hogy az univerzumot alkotó összes részecske nem valójában pontok, hanem egydimenziós vonalak, amelyek rezegnek - és ezeknek a rezgéseknek a különbségei lehetővé teszik, hogy az egyik részecskét fotonként, a másikot elektronként látjuk.
Annak érdekében, hogy a húr-elmélet életképes magyarázat legyen az univerzumra, be kell építenie a sötét energiát.
Képzelje el ezt a sötét energiát golyóként egy hegyek és völgyek tájában, amelyek megmutatják a lehetséges energiamennyiséget - mondta Wrase. Ha egy golyó áll a hegy tetején, akkor még lehet, de a legkisebb zavarral le tud gördülni, tehát instabil. Ha a labda egy völgyben ül, akkor nem változik vagy nem mozog, kevés energiája van és stabil univerzumban helyezkedik el, mert még ha erõteljesen nyomja is, akkor visszamegy a völgybe.
A húros teoretikusok régóta feltételezték, hogy a sötét energia állandó és változatlan az univerzumban. Más szavakkal: a hegyek közötti völgyekben kapaszkodik, nem gördül el a hegycsúcsoktól, és így az idő során nem változik - mondta Wrase.
A júniusi sejtés azonban azt sugallja, hogy a húr elmélet működéséhez a tájnak nincsenek hegyei vagy völgyei a tengerszint felett. (Ebben a felfogásban a világegyetem a tenger szintje felett helyezkedik el - ami metaforikusan jelöli azt a pontot, amelyben a sötét energia elkezdi az univerzumot összehúzni, vagy az univerzumot széthúzza.)
Inkább a táj enyhe lejtőn van, és a sötét energia gömbje mindig gördül lefelé. "Amíg lefelé gördül, a sötét energia egyre kisebb lesz" - mondta Wrase. "A golyó magassága megfelel a sötét energia mennyiségének az univerzumban."
Ebben az elméletben a sötét energia végül eljuthat a tenger szintje alá és elkezdi az univerzumot visszahúzni a Big-Bang előtti formájába.
De csak egy probléma van - mondta Wrase.
"Megmutattuk, hogy ilyen instabil hegycsúcsoknak létezniük kell" - mondta. Ennek oka az, hogy tudjuk, hogy a Higgs-részecske létezik. Kísérletileg bebizonyítottuk, hogy a Higgsz-részecskék létezhetnek ezeken a hegycsúcsokon vagy "instabil univerzumokon", és a legkisebb érintéssel megzavarhatók - mondta.
Nehézségek az univerzumok stabilitásával kapcsolatban
Cumrun Vafa, a Harvard vonósági teoretikusa és a júniusi sejtési cikk vezető szerzője e-mailben mondta a Live Sciencenek, hogy valójában az eredeti sejtésnek "nehézsége van az instabil univerzumokkal". Ez az új cikk és néhány másik személy megmutatja ezt a problémát - tette hozzá. De számos dokumentum javasolta a sejtés enyhe felülvizsgálatát, amely továbbra is betartaná a Wrase és csapata által javasolt korlátozásokat.
Még a felülvizsgált sejtés szerint "nem lennénk stabil univerzumban, hanem a dolgok megváltoznának" - mondta Wrase. A felülvizsgálat szerint léteznek hegycsúcsok, de stabil völgyek nem léteznek - mondta. (Képzelje el a ló nyereg alakját). A labdának végül el kell kezdnie gördülni, és a sötét energiának időben meg kell változnia - tette hozzá. De "ha a sejtés téves, akkor a sötét energia állandó lehet, akkor egy völgyben ülünk két hegy között", és az univerzum tovább bővül.
10–15 éven belül azt reméli, hogy azok a műholdak, amelyek pontosabban mérik az univerzum terjedését, segíthetnek megérteni, hogy a sötét energia állandó vagy változó-e.
Vafa egyetértett. "Ezek izgalmas idők a kozmológiában, és remélhetőleg az elkövetkező néhány évben kísérleti bizonyítékokat fogunk látni a sötét energia változásáért univerzumunkban" - mondta.
