Hoće li se svemir proširiti zauvijek ili će se s vremenom pretvoriti u sitnu mrlju?
Članak objavljen u lipnju sugerira da beskonačno širenje nije moguće, a to je uvelike uzbudilo čitavu fizičku zajednicu.
"Ljudi reagiraju vrlo emotivno jer ako se to otkrije i dokaže, to će biti impresivno", rekao je Timm Vraze, fizičar sa Bečkog tehnološkog sveučilišta.
Sada su Vraze i njegove kolege objavili zasebno istraživanje koje je u suprotnosti s prethodnim člankom. To znači da se teorija o svemiru koji se stalno širi još uvijek ne može isključiti.
Tamna energija i svemirska ekspanzija
Naš Svemir prožet je neizmjernom nevidljivom silom koja se čini kao da se protivi gravitaciji. Fizičari ovu silu nazivaju tamnom energijom. Vjeruje se da je ona ona koja stalno "gura" naš Univerzum prema van, izazivajući širenje.
Ali u lipnju je grupa fizičara objavila članak u kojem se tvrdi da se tamna energija s vremenom mijenja. To znači da se svemir neće zauvijek proširiti, ali može se s vremenom srušiti do veličine kakva je bila prije Velikog praska.
Promotivni video:
Gotovo odmah, fizičari su otkrili nedostatke teorije: nekoliko je neovisnih skupina naknadno objavilo radove u kojima je predložilo ispravke hipoteze. Rad, objavljen 2. listopada u časopisu Physical Review D, kaže da, kako sada stoji, izvorna hipoteza ne može biti opravdana jer ne može objasniti postojanje Higgsovog bozona, za koji znamo da postoji Veliki hadronski sudarač. Ipak, prema Vrazeu, koji je autor ovog članka, uz neka teorijska prilagođavanja, hipoteza o propadajućem svemiru još uvijek može biti održiva.
Kako objasniti sve što je ikada postojalo?
Teorija struna, koja se ponekad naziva i teorija svega, matematički je elegantan, ali eksperimentalno nedokazan model za kombiniranje Einsteinove teorije relativnosti i kvantne mehanike. Teorija struna pretpostavlja da sve čestice koje čine svemir zapravo nisu točke, već jednodimenzionalni nizovi koji vibriraju. Razlike u tim vibracijama omogućuju nam da jednu česticu vidimo kao foton, a drugu kao elektron.
Međutim, kako bi teorija struna bila održiva objašnjenja za svemir, mora sadržavati tamnu energiju.
Prema Vrazeu, tamnu energiju možete zamisliti kao kuglu među planinama i dolinama, što predstavlja količinu potencijalne energije. Ako se lopta nalazi na vrhu planine, može biti nepomična, ali može se uskočiti uslijed najmanjeg poremećaja, tako da je nestabilna. Ako se lopta nalazi u dolini, ne kreće se, ima malu energiju i nalazi se u stabilnom svemiru, jer bi je snažan potisak nanio da se otkotrlja nazad.
Teoretičari koji rade na teoriji struna odavno su pretpostavili da je tamna energija stalna i nepromjenjiva u svemiru. Drugim riječima, lopta je u dolinama između planina, ne valja se s planinskih vrhova i ne mijenja se s vremenom.
Ali hipoteza iznesena u lipnju sugerira da, kako bi teorija struna djelovala, krajolik ne smije imati planine ili doline iznad razine mora. (U ovom je konceptu naš svemir iznad razine mora, što je metafora za točku u kojoj tamna energija počinje ili širiti svemir ili je ugovoriti.)
Umjesto toga, teren ima blagi nagib i "lopta tamne energije" kotrlja se prema dolje. "Kako se kotrlja, sve je manje tamne energije", rekao je Vraze. "Visina kuglice odgovara količini tamne energije u našem svemiru."
U ovoj teoriji, tamna energija bi s vremenom mogla „kliznuti“ispod razine mora i početi povlačiti svemir natrag u veličinu prije Velikog praska.
Ali postoji jedan problem.
Pokazalo se da takvi nestabilni planinski vrhovi postoje zato što Higgsov bozon postoji, rekao je Wraze. I eksperimentalno je dokazano da Higgsove čestice mogu postojati na tim planinskim vrhovima ("nestabilni svemiri") i da ih se može poremetiti na najmanji dodir.
Poteškoće sa stabilnošću svemira
Kamrun Wafa, koji radi na teoriji struna na Harvardu i viši autor junačke hipoteze, potvrdio je da, doista, izvorna hipoteza "ima poteškoća s nestabilnim svemirima". I sljedeći članci odrazili su ovaj problem.
Međutim, prema Vrazeu, čak i ako se hipoteza revidira, "još uvijek nećemo biti u stabilnom Univerzumu - već će se sve drugo promijeniti". Prema revidiranoj verziji, mogu postojati planinski vrhovi, ali stabilne doline ne mogu (zamislite oblik konjskog sedla). Lopta bi se s vremenom trebala početi kotrljati i tamna energija trebala bi se s vremenom mijenjati.
Ali ako je hipoteza potpuno pogrešna, onda tamna energija može biti konstantna, sjest ćemo u dolinu između dviju planina, a svemir će se nastaviti širiti.
Nada se da će nam tijekom sljedećih 10-15 godina, sateliti koji točnije mjere širenje svemira pomoći da shvatimo je li tamna energija konstantna ili se mijenja. Wafa se složio: "Ovo je uzbudljivo razdoblje u kozmologiji i nadamo se da ćemo u sljedećih nekoliko godina vidjeti eksperimentalne dokaze mijenjanja tamne energije u našem svemiru."