Rozšíří se vesmír navždy nebo se nakonec zhroutí do malé skvrny?
Papír publikovaný v červnu naznačoval, že nekonečná expanze je nemožná podle hlavní teorie fyziky - dohad, který v komunitě fyziky dělal obrovské vlny.
„Lidé se o tom cítí velmi emocionálně, protože pokud je to pravda a objeveno, bylo by to velkolepé,“ řekl Timm Wrase, fyzik na vídeňské technické univerzitě.
Nyní Wrase a jeho kolegové publikovali samostatnou studii, která v tomto argumentu vyrazí obrovskou díru, což znamená, že dosud nelze vyloučit stále se rozšiřující vesmír.
Temná energie a kosmická expanze
Náš vesmír je prostoupen obrovskou, neviditelnou silou, která se zdá být proti gravitaci. Fyzici nazývají tuto sílu temnou energií a předpokládá se, že neustále tlačí náš vesmír ven.
V červnu však skupina fyziků zveřejnila v předtištěném časopise arXiv papír, který naznačuje, že temná energie se v průběhu času mění. To znamená, že vesmír nebude navždy expandovat, ale nakonec se může zhroutit do velikosti, v jaké byl před Velkým třeskem.
Téměř okamžitě však fyzici našli problémy s teorií: Několik nezávislých skupin následně publikovalo referáty, které navrhly revize dohadů. Nyní článek publikovaný 2. října v časopise Physical Review D naznačuje, že za současného stavu nemůže být původní domněnka pravdivá, protože nemůže vysvětlit existenci Higgsova bosonu - o kterém víme, že existuje díky Velký Hadron Collider, masivní srážka částic na hranici mezi Francií a Švýcarskem.
Přesto, s trochou teoretického vyladění, dohad o kolapsu vesmíru by mohl být stále životaschopný, řekl Wrase, spoluautor na novém dokumentu Physical Review D, Live Science.
Jak vysvětlíme vše, co kdy existovalo?
Teorie strun, někdy nazývaná teorie všeho, je matematicky elegantní, ale experimentálně nevyzkoušený rámec pro sjednocení Einsteinovy teorie obecné relativity s kvantovou mechanikou. Teorie strun naznačuje, že všechny částice, které tvoří vesmír, nejsou ve skutečnosti tečky, ale jednorozměrné řetězce, které vibrují - a 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.
Představte si tuto temnou energii jako kouli v krajině hor a údolí, která představuje množství potenciální energie, kterou má, řekla Wrase. Pokud míč stojí na vrcholu hory, může to být stále, ale může se s nejmenší poruchou spadnout, takže je nestabilní. Pokud míč sedí v údolí, nemění se ani se nepohybuje, má nízkou energii a sídlí ve stabilním vesmíru, protože i silný tlak by ho donutil vrátit se zpět do údolí.
Teoretici strun dlouho předpokládali, že temná energie je ve vesmíru konstantní a neměnná. Jinými slovy, je to přitulené v údolí mezi horami, ne valí se z vrcholů hor a tak se časem nemění, řekla Wrase.
Avšak dohad vynesený v červnu naznačuje, že pro práci s teorií strun nemá krajina žádné hory ani údolí nad hladinou moře. (V této koncepci náš vesmír stojí nad hladinou moře - což metaforicky označuje bod, ve kterém temná energie začíná buď tahat vesmír k sobě, nebo ho od sebe oddělit.)
Krajina je spíše mírným sklonem a koule temné energie se valí stále dolů. „Zatímco se točí dolů, temná energie se zmenšuje a zmenšuje,“ řekl Wrase. "Výška koule odpovídá množství temné energie v našem vesmíru."
V této teorii by se temná energie mohla nakonec dostat pod hladinu moře a začít táhnout vesmír zpět k sobě do podoby před Velkým třeskem.
Ale je tu jen jeden problém, řekl Wrase.
"Ukázali jsme, že takové nestabilní vrcholky hor musí existovat," řekl. Je to proto, že víme, že Higgsova částice existuje. Experimentálně jsme dokázali, že Higgsovy částice mohou existovat na těchto vrcholcích nebo „nestabilních vesmírech“ a mohou být narušeny sebemenším dotykem, řekl.
Obtížnost se stabilitou vesmírů
Cumrun Vafa, smyčcový teoretik na Harvardu a hlavní autor dohadovacího článku z června, řekl Live Science v e-mailu, že původní dohad má ve skutečnosti „potíže s nestabilními vesmíry“. Tento nový dokument a několik dalších tento problém ukazují, dodal. Existuje však několik dokumentů, které navrhují mírné revize dohadů, které by stále dodržovaly omezení, která Wrase a jeho tým navrhli, řekl.
I v revidované domněnce „bychom nebyli ve stabilním vesmíru, ale věci by se změnily,“ řekl Wrase. Revize říká, že hory mohou existovat, ale stabilní údolí nemohou, řekl. (Představte si tvar sedla koně). Míč musí nakonec začít válet a temná energie se musí časem měnit, dodal. Ale „pokud je dohad špatný, pak by temná energie mohla být konstantní, seděli bychom v údolí mezi dvěma horami“ a vesmír by se neustále rozšiřoval.
Během 10 až 15 let doufá, že satelity, které přesněji měří expanzi vesmíru, nám mohou pomoci pochopit, zda temná energie je či není konstantní nebo měnící se.
Vafa souhlasila. "Jsou to vzrušující časy v kosmologii a doufejme, že v příštích několika letech uvidíme experimentální důkazy o změně temné energie v našem vesmíru," řekl.
