Астрономите по целия свят са в малко затруднение, тъй като не могат да се съгласят колко бързо се разширява Вселената.
Откакто нашата Вселена се е появила от експлозия на мъничко петънце с безкрайна плътност и гравитация, тя също е с балон, но също не с постоянна скорост - разширяването на Вселената продължава да става все по-бързо.
Но колко бързо се разширява, беше зашеметяващ дебат. Измерванията на тази скорост на разширение от близките източници изглежда са в противоречие със същото измерване, взето от отдалечени източници. Едно възможно обяснение е, че в общи линии във Вселената се случва нещо фънки, което променя скоростта на разширяване.
И един теоретик предложи да се появи чисто нова частица и да промени бъдещата съдба на целия ни космос.
Хъбъл, Хъбъл, труд и проблеми
Астрономите са измислили множество умни начини за измерване на това, което наричат параметър Хъбъл, или константа на Хъбъл (обозначавана за хората с натоварен живот като H0). Това число представлява скоростта на разширяване на Вселената днес.
Един от начините за измерване на скоростта на разширяване днес е да се разгледат близките супернови, експлозията на газ и прах, изстреляна от най-големите звезди във Вселената при смъртта им. Има особен вид свръхнова, която има много специфична яркост, така че можем да сравним колко ярки изглеждат и колко ярки знаем, че трябва да бъдат и да изчислим разстоянието. Тогава, като гледат светлината от галактиката-гостоприемник на свръхновата, астрофизиците също могат да изчислят колко бързо се отдалечават от нас. Слагайки всички парчета заедно, тогава можем да изчислим скоростта на разширяване на Вселената.
Но във Вселената има повече от експлодиращи звезди. Има и нещо, наречено космически микровълнов фон, което е остатъчната светлина от малко след Големия взрив, когато нашата Вселена беше просто бебе, само на 380 000 години. С мисии като спътника на Планк, натоварен с картографирането на тази остатъчна радиация, учените разполагат с невероятно точни карти на този фон, които могат да бъдат използвани за получаване на много точна картина на съдържанието на Вселената. И оттам можем да вземем тези съставки и да пуснем часовника напред с компютърни модели и да можем да кажем каква трябва да бъде скоростта на разширяване днес - ако приемем, че оттогава основните компоненти на Вселената не са се променили.
Тези две оценки не са съгласни с достатъчно, за да накарат хората да се притесняват малко, че пропускаме нещо.
Погледнете към тъмната страна
Може би едно или двете измервания са неправилни или непълни; много учени от двете страни на дебата разпръскват съответното количество кал на своите противници. Но ако приемем, че и двете измервания са точни, тогава имаме нужда от още нещо, което да обясни различните измервания. Тъй като едно измерване идва от най-ранната Вселена, а друго идва от по-сравнително скорошно време, мисленето е, че може би някаква нова съставка в Космоса променя скоростта на разширяване на Вселената по начин, който вече не бяхме уловили в нашата модели.
И това, което доминира разширяването на Вселената днес, е мистериозно явление, което наричаме тъмна енергия. Това е страхотно име за нещо, което по принцип не разбираме. Всичко, което знаем е, че скоростта на разширяване на Вселената днес се ускорява и ние наричаме силата, движеща това ускорение, „тъмна енергия“.
При нашите сравнения от младата вселена към днешната вселена физиците приемат, че тъмната енергия (каквато и да е тя) е постоянна. Но с това предположение имаме настоящото несъгласие, така че може би тъмната енергия се променя.
Предполагам си заслужава да се снимам. Да предположим, че тъмната енергия се променя.
Учените имат подъл подозрение, че тъмната енергия има нещо общо с енергията, която е заключена във самия вакуум на пространството и времето. Тази енергия идва от всички „квантови полета“, които проникват във Вселената.
В съвременната квантова физика всеки отделен вид частици е обвързан със своето специфично поле. Тези полета се измиват през цялото пространство-време и понякога парчета от полета наистина се вълнуват на места, превръщайки се в частиците, които познаваме и обичаме - като електрони и кварки и неутрино. Значи всички електрони принадлежат към електронното поле, всички неутрино принадлежат към полето на неутрино и т.н. Взаимодействието на тези полета е основна основа за нашето разбиране на квантовия свят.
И независимо къде отиваш във Вселената, не можеш да избягаш от квантовите полета. Дори когато не вибрират достатъчно на определено място, за да направят частица, те все още са там, клатят се и вибрират и правят нормалното си квантово нещо. Така че тези квантови полета имат основно количество енергия, свързано с тях, дори в самия празен вакуум.
Ако искаме да използваме екзотичната квантова енергия на вакуума на пространство-време, за да обясним тъмната енергия, веднага изпадаме в проблеми. Когато извършваме няколко много прости, много наивни изчисления за това колко енергия има във вакуума поради всички квантови полета, ние стигаме до число, което е с около 120 порядъка по-силно от това, което наблюдаваме тъмната енергия да бъде. Опа.
От друга страна, когато опитаме някои по-сложни изчисления, завършваме с число, което е нула. Което също не е съгласно с измереното количество тъмна енергия. Отново.
Така че независимо от всичко, ние наистина се опитваме да разберем тъмната енергия чрез езика на вакуумната енергия на пространство-време (енергията, създадена от тези квантови полета). Но ако тези измервания на скоростта на разширение са точни и тъмната енергия наистина се променя, тогава това може да ни даде представа за същността на тези квантови полета. По-конкретно, ако тъмната енергия се променя, това означава, че самите квантови полета са се променили.
Появява се нов враг
В скорошна публикация, публикувана онлайн в списанието за отпечатване arXiv, теоретичният физик Масимо Чердонио от Университета в Падова е изчислил размера на промяната в квантовите полета, необходими за отчитане на промяната на тъмната енергия.
Ако има ново квантово поле, което е отговорно за промяната на тъмната енергия, това означава, че във Вселената има нова частица.
И количеството промяна в тъмната енергия, което изчисли Чердонио, изисква определен вид маса на частиците, което се оказва приблизително една и съща маса на нов вид частици, който вече е бил предвиден: така наречената аксион. Физиците измислиха тази теоретична частица, за да разрешат някои проблеми с нашето квантово разбиране на силната ядрена сила.
Тази частица вероятно се е появила в най-ранната Вселена, но е „дебнела“ на заден план, докато други сили и частици контролират посоката на Вселената. И сега е ред на аксиона ...
Въпреки това никога не сме откривали аксион, но ако тези изчисления са верни, тогава това означава, че аксионът е там, запълвайки вселената и нейното квантово поле. Също така този хипотетичен аксион вече се забелязва чрез промяна на количеството тъмна енергия в Космоса. Може да се окаже, че въпреки че никога не сме виждали тази частица в лабораторията, тя вече променя нашата вселена в най-големите мащаби.
