Vil universet utvide seg for alltid, eller vil det til slutt bli en liten flekk?
En artikkel publisert i juni antyder at uendelig utvidelse ikke er mulig, og dette har begeistret hele fysikkmiljøet veldig.
"Folk reagerer veldig følelsesmessig fordi hvis dette blir oppdaget og bevist, vil det være imponerende," sa Timm Vraze, fysiker ved Wiens teknologiske universitet.
Nå har Vraze og kollegene publisert en egen studie som motvekter den forrige artikkelen. Dette betyr at teorien om et stadig voksende univers ennå ikke kan utelukkes.
Mørk energi og romutvidelse
Universet vårt er gjennomsyret av en enorm usynlig kraft som ser ut til å motsette seg tyngdekraften. Fysikere kaller denne kraften mørk energi. Det antas at det er hun som stadig "skyver" universet vårt utover, og provoserer ekspansjon.
Men i juni publiserte en gruppe fysikere en artikkel som hevdet at mørk energi endrer seg over tid. Dette betyr at universet ikke vil utvide seg for alltid, men til slutt kan kollapse i størrelsen som det var før Big Bang.
Salgsfremmende video:
Nesten umiddelbart oppdaget fysikere teoriens mangler: Flere uavhengige grupper publiserte deretter artikler som foreslo korreksjoner til hypotesen. Oppgaven som ble publisert 2. oktober i tidsskriftet Physical Review D, sier at slik den står, kan den opprinnelige hypotesen ikke rettferdiggjøres, fordi den ikke kan forklare eksistensen av Higgs-boson, som vi vet fra Large Hadron Collider eksisterer. Likevel, ifølge Vraze, som var medforfatter av denne artikkelen, med noen teoretiske justeringer, kan hypotesen om et kollapsende univers fortsatt være levedyktig.
Hvordan forklarer vi alt som noen gang har eksistert?
Stringteori, noen ganger kalt teorien om alt, er en matematisk elegant, men eksperimentelt uprovosert modell for å kombinere Einsteins relativitetsteori med kvantemekanikk. Strengteori forutsetter at alle partiklene som utgjør universet ikke egentlig er punkter, men endimensjonale strenger som vibrerer. Forskjellene i disse vibrasjonene lar oss se en partikkel som et foton og en annen som et elektron.
For at strengteori skal være en levedyktig forklaring for universet, må den imidlertid inkludere mørk energi.
I følge Vraze kan du forestille deg mørk energi som en ball mellom fjell og daler, som representerer mengden potensiell energi. Hvis ballen er på toppen av et fjell, kan den være stasjonær, men den kan rulle ned på grunn av den minste forstyrrelse, så den er ustabil. Hvis ballen er i dalen, beveger den seg ikke, har lite energi og er i et stabilt univers, fordi et sterkt trykk vil føre til at den ruller tilbake.
Teoretikere som jobber med strengteori har lenge antatt at mørk energi er konstant og uforanderlig i universet. Med andre ord, ballen er i dalene mellom fjellene, den ruller ikke av fjelltoppene og endrer seg ikke over tid.
Men en hypotese som ble fremmet i juni antyder at for at strengsteori skal fungere, må landskapet ikke ha fjell eller daler over havet. (I dette konseptet ligger universet vårt over havet, som er en metafor for det punktet der mørk energi begynner å enten utvide universet eller trekke det sammen.)
Snarere har terrenget en svak helling og "ballen med mørk energi" ruller nedover. "Når det ruller ned, er det mindre og mindre mørk energi," sa Vraze. "Høyden på ballen tilsvarer mengden mørk energi i vårt univers."
I denne teorien kan mørk energi til slutt "gli" under havoverflaten og begynne å trekke universet tilbake til det før Big Bang-størrelsen.
Men det er ett problem.
Slike ustabile fjelltopper har vist seg å eksistere fordi Higgs boson eksisterer, sa Wraze. Og det er eksperimentelt bevist at Higgs-partikler kan eksistere på disse fjelltoppene ("ustabile universer") og kan forstyrres ved den minste berøring.
Vanskeligheter med universenes stabilitet
Kamrun Wafa, som jobber med strengteori ved Harvard og seniorforfatter av juni-hypotesen, bekreftet at den originale hypotesen faktisk har "vanskeligheter med ustabile universer." Og påfølgende artikler har reflektert dette problemet.
Imidlertid, selv om hypotesen er revidert, ifølge Vraze, "vil vi fremdeles ikke være i et stabilt univers - snarere vil alt annet endre seg." I følge den reviderte versjonen kan fjelltopper eksistere, men stabile daler kan ikke (se for deg formen til en hestsadel). Ballen skal til slutt begynne å rulle og den mørke energien skulle endre seg over tid.
Men hvis hypotesen er helt feil, kan mørk energi være konstant, vi vil sitte i en dal mellom to fjell, og universet vil fortsette å utvide.
Han håper at satellitter som mer nøyaktig måler utvidelsen av universet i løpet av de neste 10-15 årene vil hjelpe oss å forstå om mørk energi er konstant eller endrer seg. Wafa var enig: "Dette er en spennende periode i kosmologien, og forhåpentligvis vil vi i løpet av de neste årene se eksperimentelle bevis på at mørk energi endrer seg i vårt univers."
