Se bo vesolje za vedno razširilo ali pa se bo sčasoma spremenilo v drobno piko?
Članek, objavljen junija, kaže, da neskončna širitev ni mogoča, kar je močno razburjalo vso fizično skupnost.
"Ljudje reagirajo zelo čustveno, saj če bo odkrito in dokazano, bo impresivno," je dejal Timm Vraze, fizik z dunajske tehnološke univerze.
Zdaj so Vraze in njegovi sodelavci objavili ločeno študijo, ki je v nasprotju s prejšnjim člankom. To pomeni, da teorije o vesolju, ki se nenehno širi, še ni mogoče izključiti.
Temna energija in širitev prostora
Naše vesolje je prežeto z neizmerno nevidno silo, ki se zdi, da nasprotuje gravitaciji. Fiziki to silo imenujejo temna energija. Verjame se, da je ona ta, ki naše vesolje ves čas "potiska" navzven in izzove širitev.
Toda junija je skupina fizikov objavila članek, v katerem trdi, da se temna energija sčasoma spreminja. To pomeni, da se vesolje ne bo večno širilo, ampak se sčasoma lahko sesede na velikost, kot je bila pred velikim praskom.
Promocijski video:
Fiziki so skoraj takoj odkrili pomanjkljivosti teorije: več neodvisnih skupin je pozneje objavilo prispevke, ki predlagajo popravke hipoteze. V prispevku, objavljenem 2. oktobra v reviji Physical Review D, piše, da prvotne hipoteze ni mogoče utemeljiti, ker ne more razložiti obstoja Higgsovega bozona, za katerega vemo, da obstaja velik hadronski trkalnik. Kljub temu pa po besedah Vrazeja, ki je bil avtor tega članka, z nekaterimi teoretičnimi prilagoditvami, hipoteza o propadajočem vesolju morda še vedno ni mogoča.
Kako razložimo vse, kar je kdaj obstajalo?
Teorija strun, ki jo včasih imenujemo teorija vsega, je matematično eleganten, vendar eksperimentalno nedokazan model za kombiniranje Einsteinove teorije relativnosti s kvantno mehaniko. Teorija strun predpostavlja, da vsi delci, ki sestavljajo vesolje, dejansko niso točke, temveč enodimenzionalni nizi, ki vibrirajo. Razlike v teh vibracijah nam omogočajo, da en delček vidimo kot foton, drugega pa kot elektron.
Da pa je teorija strun sposobna razložiti vesolje, mora vključevati temno energijo.
Glede na Vraze si lahko temno energijo predstavljate kot kroglico med gorami in dolinami, ki predstavlja količino potencialne energije. Če je žoga na vrhu gore, je lahko nepremična, vendar se zaradi najmanjših motenj lahko spusti, zato je nestabilna. Če je žoga v dolini, se ne premika, ima malo energije in je v stabilnem vesolju, ker bi močan potisk povzročil, da se bo vrnila nazaj.
Teoretiki, ki delajo na teoriji strun, že dolgo domnevajo, da je temna energija v vesolju konstantna in nespremenljiva. Z drugimi besedami, žoga je v dolinah med gorami, ne odriva se z gorskih vrhov in se sčasoma ne spreminja.
Toda hipoteza, ki je bila predstavljena v juniju, kaže, da krajina ne bi smela imeti gore ali dolin nadmorske višine, da bi teorija strun delovala. (V tem konceptu je naše vesolje nad morsko gladino, kar je metafora za točko, ko začne temna energija bodisi širiti vesolje bodisi ga zajemati.)
Namesto tega ima teren rahel naklon in "žoga temne energije" se kotali navzdol. "Ko se spušča, je vse manj temne energije," je dejal Vraze. "Višina kroglice ustreza količini temne energije v našem vesolju."
V tej teoriji bi lahko temna energija sčasoma "zdrsnila" pod morsko gladino in začela vleči vesolje nazaj v velikost pred velikim Big Bangom.
Vendar obstaja ena težava.
Pokazalo se je, da takšni nestabilni gorski vrhovi obstajajo, ker obstaja Higgsov bozon, je dejal Wraze. In eksperimentalno je bilo dokazano, da lahko na teh gorskih vrhovih ("nestabilnih vesoljih") obstajajo Higgsovi delci in jih je možno ob najmanjšem dotiku motiti.
Težave s stabilnostjo vesolja
Kamrun Wafa, ki na Harvardu deluje na teoriji strun in starejši avtor junijske hipoteze, je potrdil, da ima resnična hipoteza "težave z nestabilnimi vesolji." In naslednji članki so odražali to težavo.
Kljub temu pa po Vrazejevih besedah, tudi če se hipoteza revidira, "še vedno ne bomo v stabilnem vesolju - prej se bo spremenilo vse drugo." Po spremenjeni različici lahko obstajajo gorski vrhovi, vendar stabilne doline ne morejo (predstavljajte obliko konjskega sedla). Žoga naj bi se sčasoma začela valjati in temna energija bi se morala sčasoma spreminjati.
Če pa je hipoteza popolnoma napačna, potem je lahko temna energija konstantna, sedli bomo v dolino med dvema gorama in vesolje se bo še naprej širilo.
Upa, da nam bodo v naslednjih 10-15 letih sateliti, ki natančneje merijo širitev vesolja, pomagali razumeti, ali je temna energija konstantna ali se spreminja. Wafa se je strinjal: "To je vznemirljivo obdobje v kozmologiji in upamo, da bomo v naslednjih nekaj letih videli eksperimentalne dokaze o temni spremembi energije v našem vesolju."