Universul se va extinde pentru totdeauna sau, în cele din urmă, se va prăbuși într-o micuță?
O lucrare publicată în iunie a sugerat extinderea infinită a fost imposibilă în conformitate cu o teorie fizică majoră - o conjectură care a făcut valuri uriașe în comunitatea fizică.
„Oamenii ajung foarte emoționat în acest sens, pentru că, dacă este adevărat și descoperit, ar fi spectaculos”, a spus Timm Wrase, fizician la Universitatea de Tehnologie din Viena.
Acum, Wrase și colegii săi au publicat un studiu separat care aruncă o gaură imensă în acel argument, ceea ce înseamnă că un univers în continuă expansiune nu poate fi exclus încă.
Energie întunecată și expansiune cosmică
Universul nostru este pătruns cu o vastă forță nevăzută care pare să se opună gravitației. Fizicienii numesc această forță energie întunecată și se crede că ne împing constant universul spre exterior.
Dar, în iunie, un grup de fizicieni a publicat o lucrare în jurnalul preprint arXiv care presupunea că energia întunecată se schimbă în timp. Acest lucru înseamnă că universul nu se va extinde pentru totdeauna, dar s-ar putea ca în cele din urmă să se prăbușească în dimensiunea în care a fost înainte de Big Bang.
Aproape imediat, însă, fizicienii au găsit probleme cu teoria: mai multe grupuri independente au publicat ulterior lucrări care sugereau revizuiri la conjectură. Acum, o lucrare publicată pe 2 octombrie în revista Physical Review D sugerează că, așa cum este, conjectura originală nu poate fi adevărată, deoarece nu poate explica existența bosonului Higgs - care știm că există, datorită Marele colizor de Hadron, colizorul masiv de particule de la granița dintre Franța și Elveția.
Cu toate acestea, cu un pic de reglaj teoretic, conjectura universului care se prăbușește ar putea fi încă viabilă, a declarat Live Science, Wrase, coautor în noua lucrare Physical Review D.
Cum explicăm tot ce a existat vreodată?
Teoria șirurilor, uneori numită teoria a tot, este un cadru elegant din punct de vedere matematic, dar neprobat experimental pentru unirea teoriei relativității generale a lui Einstein cu mecanica cuantică. Teoria șirurilor sugerează că toate particulele care alcătuiesc universul nu sunt chiar puncte, ci șiruri unidimensionale care vibrează - iar diferențele dintre aceste vibrații ne permit să vedem o particulă ca un foton și alta ca un electron.
Pentru ca teoria șirurilor să fie o explicație viabilă pentru univers, totuși, trebuie să încorporeze energia întunecată.
Imaginează-ți această energie întunecată ca o bilă într-un peisaj de munți și văi care reprezintă cantitatea de energie potențială pe care o are, a spus Wrase. Dacă o minge stă în vârful muntelui, poate fi nemișcată, dar se poate derula cu cea mai mică perturbare, astfel încât este instabilă. Dacă mingea stă într-o vale, nu se schimbă sau se mișcă, are energie redusă și se află într-un univers stabil, deoarece chiar și o apăsare puternică l-ar face să se rostogolească înapoi în vale.
Teoreticienii cu coarde au presupus mult timp că energia întunecată este constantă și neschimbătoare în univers. Cu alte cuvinte, acesta este prins în văile dintre munți, nu se rostogolește de pe vârfuri de munte și astfel nu se schimbă în timp, a spus Wrase.
Dar conjectura prezentată în iunie sugerează că, pentru a funcționa teoria coardelor, peisajul nu are munți sau văi deasupra nivelului mării. (În această concepție, universul nostru se află deasupra nivelului mării - ceea ce marchează metaforic punctul în care energia întunecată începe să atragă universul împreună sau să împingă universul.)
Mai degrabă, peisajul este o ușoară pantă și mingea de energie întunecată se rostogolește tot mai jos. „În timp ce se rostogolește în jos, energia întunecată devine din ce în ce mai mică”, a spus Wrase. "Înălțimea mingii corespunde cantității de energie întunecată din universul nostru."
În această teorie, energia întunecată ar putea în cele din urmă să-și croiască calea sub nivelul mării și să înceapă să atragă universul înapoi la forma sa pre-Big-Bang.
Dar este o singură problemă, a spus Wrase.
"Am arătat că astfel de vârfuri instabile de munte trebuie să existe", a spus el. Asta pentru că știm că există particula Higgs. Și am demonstrat experimental că particulele Higgs pot exista pe aceste munte sau „universuri instabile” și pot fi perturbate cu cea mai mică atingere, a spus el.
Dificultate cu stabilitatea universurilor
Cumrun Vafa, un teoretician de coarde la Harvard și autorul principal al lucrării de conjectură din iunie, a declarat la Live Science într-un e-mail că, într-adevăr, conjectura originală are „dificultăți cu universuri instabile”. Acesta a adăugat această nouă lucrare și câteva alte persoane. Dar există mai multe lucrări care au propus ușoare revizuiri ale conjecturii care ar mai respecta limitările pe care Wrase și echipa sa le-a propus, a spus el.
Chiar și în concepția revizuită, „nu am fi într-un univers stabil, ci mai degrabă lucrurile s-ar schimba”, a spus Wrase. Revista spune că munții de vârf pot exista, dar văile stabile nu pot, a spus el. (Imaginați-vă forma unei șa de cal). În cele din urmă, mingea trebuie să înceapă să se rostogolească, iar energia întunecată trebuie să se schimbe în timp, a adăugat el. Dar „dacă conjectura este greșită, atunci energia întunecată ar putea fi constantă, ne-aș așeza într-o vale între doi munți”, iar universul ar continua să se extindă.
În 10-15 ani, el speră că sateliții care măsoară mai precis expansiunea universului ne pot ajuta să înțelegem dacă energia întunecată este sau nu constantă sau în schimbare.
Vafa a fost de acord. „Acestea sunt perioade captivante în cosmologie și sperăm că în următorii ani vom vedea dovezi experimentale pentru schimbarea energiei întunecate din universul nostru”, a spus el.
