Rozšíří se vesmír navždy, nebo se nakonec promění v malinkou skvrnu?
Článek publikovaný v červnu naznačuje, že nekonečná expanze není možná, a to velmi vzrušilo celou fyzickou komunitu.
"Lidé reagují velmi emocionálně, protože pokud je to objeveno a prokázáno, bude to působivé," řekl Timm Vraze, fyzik na vídeňské technické univerzitě.
Nyní Vraze a jeho kolegové publikovali samostatnou studii, která vyvažuje předchozí článek. To znamená, že teorii neustále se rozvíjejícího vesmíru nelze ještě vyloučit.
Temná energie a expanze prostoru
Náš vesmír je prostoupen nesmírnou neviditelnou silou, která se zdá být proti gravitaci. Fyzici nazývají tuto sílu temnou energií. Předpokládá se, že je to ona, kdo neustále „tlačí“náš vesmír směrem ven a vyvolává expanzi.
V červnu však skupina fyziků zveřejnila dokument, v němž tvrdí, že temná energie se v průběhu času mění. To znamená, že vesmír nebude navždy expandovat, ale nakonec se může zhroutit na velikost, která byla před Velkým třeskem.
Propagační video:
Téměř okamžitě fyzici objevili nedostatky teorie: několik nezávislých skupin následně publikovalo referáty navrhující opravy hypotézy. Článek, publikovaný 2. října v časopise Physical Review D, říká, že za současného stavu nelze původní hypotézu ospravedlnit, protože nemůže vysvětlit existenci Higgsova bosonu, o kterém víme, že existuje od velkého hadrona Collidera. Nicméně podle Vraza, který tento článek spoluautorsky vytvořil, s určitými teoretickými úpravami, může být hypotéza kolapsu vesmíru stále životaschopná.
Jak vysvětlíme vše, co kdy existovalo?
Teorie strun, někdy nazývaná teorie všeho, je matematicky elegantní, ale experimentálně nevyzkoušený model pro kombinaci Einsteinovy teorie relativity s kvantovou mechanikou. Teorie strun předpokládá, že všechny částice, které tvoří vesmír, nejsou ve skutečnosti body, ale jednorozměrné řetězce, které vibrují. Rozdíly v těchto vibracích nám umožňují vidět jednu částici jako foton a druhou jako elektron.
Aby však byla strunová teorie životaschopným vysvětlením vesmíru, musí zahrnovat temnou energii.
Podle Vraze si temnou energii dokážete představit jako kouli mezi horami a údolími, což představuje množství potenciální energie. Pokud je míč na vrcholu hory, může to být nehybné, ale může se zhroutit kvůli nejmenšímu rušení, takže je nestabilní. Pokud je míč v údolí, nepohybuje se, má nízkou energii a je ve stabilním vesmíru, protože silný tlak by způsobil, že se točí zpět.
Teoretici pracující na teorii strun již dlouho předpokládali, že temná energie je ve vesmíru konstantní a neměnná. Jinými slovy, míč je v údolích mezi horami, neodvaluje se z vrcholů hor a v průběhu času se nemění.
Hypotéza předložená v červnu však naznačuje, že aby fungovala teorie strun, krajina nesmí mít hory ani údolí nad hladinou moře. (V tomto pojetí je náš vesmír nad hladinou moře, což je metafora pro bod, ve kterém temná energie začíná vesmír rozšiřovat nebo stahovat.)
Terén má spíše mírný sklon a „koule temné energie“se valí dolů. "Jak to klesá, je tu stále méně a méně temné energie," řekl Vraze. "Výška koule odpovídá množství temné energie v našem vesmíru."
V této teorii by se temná energie mohla nakonec „sklouznout“pod hladinu moře a začít stahovat vesmír zpět na svou velikost před Velkým třeskem.
Ale je tu jeden problém.
Ukázalo se, že takové nestabilní vrcholky hor existují, protože existuje Higgsův boson, řekl Wraze. Experimentálně bylo dokázáno, že na těchto vrcholcích hor („nestabilní vesmíry“) mohou existovat Higgsovy částice a mohou být při nejmenším dotyku narušeny.
Potíže se stabilitou vesmíru
Kamrun Wafa, který pracuje na teorii strun na Harvardu a hlavní autor červnové hypotézy, potvrdil, že původní hypotéza skutečně má „potíže s nestabilními vesmíry“. A následující články tento problém odrážejí.
Podle Vraze však, i když je hypotéza revidována, „stále nebudeme ve stabilním vesmíru - spíše se všechno ostatní změní“. Podle revidované verze mohou existovat vrcholky hor, ale stabilní údolí nemohou (představte si tvar sedla koně). Míč by se měl nakonec začít válet a temná energie by se měla časem měnit.
Pokud je však hypotéza zcela nesprávná, pak temná energie může být konstantní, budeme sedět v údolí mezi dvěma horami a vesmír se bude dál rozšiřovat.
Doufá, že v příštích 10-15 letech nám satelity, které přesněji měří expanzi vesmíru, pomohou pochopit, zda je temná energie konstantní nebo měnící se. Wafa souhlasil: „Toto je vzrušující období v kosmologii a doufejme, že v příštích několika letech uvidíme experimentální důkazy změny temné energie v našem vesmíru.“