Som alle vet utvides universet kontinuerlig. Men mange skjønner ikke en gang at prosessen akselererer, og at fysikere ikke har en sunn forklaring på dette fenomenet. En gruppe teoretikere foreslo at en mystisk "mørk energi" var involvert, og nå vil vi fortelle deg i en tilgjengelig form hva det er.
I nesten to tiår har astronomer visst at utvidelsen av universet akselererer, som om en mystisk "mørk energi" blåser den opp fra innsiden, som en ballong. Denne energien er fortsatt et av de største mysteriene i fysikk i dag. Nå hevder en trio teoretikere at mørk energi kommer fra en fantastisk kilde. Så skumle som det kanskje høres ut, går det etter deres mening i strid med det grunnleggende i fysikk som alle lærte på skolen: mengden total energi i universet er ikke fast og uendret, den kan gradvis forsvinne.
Ifølge forskere kan mørk energi være et spesielt felt, litt som elektrisk, som fyller rommet. På den annen side kan det være en del av selve kosmos, som kalles den kosmologiske konstanten (ellers lambda-begrepet). Det andre scenariet ser ut som et hån mot Einsteins relativitetsteori, som hevder at tyngdekraften oppstår når masse og energi bøyer rom og tid. Faktisk er den kosmologiske konstanten også en oppfinnelse av Einstein, og han oppfant den bokstavelig ved å legge til en konstant i ligningene for å forklare hvordan universet motstår ødeleggelse ved sin egen tyngdekraft. Imidlertid forlot han ideen da astronomer på 1920-tallet oppdaget at universet ikke var statisk, men utvidet seg som om det hadde blitt født av en eksplosjon.
Ved nærmere observasjon ble det klart at utvidelsen av universet akselererte, og den kosmologiske konstanten kom tilbake igjen. Innenfor kvantemekanikkens rammer blir det imidlertid mye mer listig. Kvantemekanikk forutsetter at selve vakuumet må svinge umerkelig. Generelt relativitet, disse små kvantesvingningene produserer energi som vil tjene som den kosmologiske konstanten. Imidlertid, alt annet skal være 120 størrelsesordener større for å ødelegge universet. Så forklaringen på hvorfor den kosmologiske konstanten, selv om den eksisterer, men i en veldig beskjeden form, er et stort mysterium for fysikere. Når det ennå ikke var nødvendig, antok fysikere ganske enkelt at noen ennå ukjente effekter ganske enkelt ville redusere den til null.
Nå hevder Thibault Josette og Alejandro Perez fra University of Aix-Marseille i Frankrike og Daniel Sudarski fra National Autonomous University of Mexico i Mexico City at de har funnet en måte å få en rimelig verdi for den kosmologiske konstanten. De begynte med en versjon av generell relativitet, som Einstein selv oppfant, kalt unimodular tyngdekraft. Generell relativitetsteori antar matematisk symmetri, generell kovarians, noe som innebærer at uansett hvordan du bestemmer posisjonen til en koordinat i rom og tid, vil den teoretiske spådommen forbli den samme. Denne symmetrien krever bevaring av energi og fart. Unimodular tyngdekraft har en mer begrenset versjon av denne matematiske symmetrien.
Dette systemet gjengir de fleste antagelsene om generell relativitet. Imidlertid skaper kvantesvingninger i vakuumet ikke tyngdekraft eller påvirker den kosmologiske konstanten (som tross alt bare er en matematisk konstant, og dens verdi kan være hva som helst). Men dette har en pris: uformell tyngdekraft krever ikke energi for å spare, så teoretikere må begrense den vilkårlig.
En trio av forskere har vist at unimodulær tyngdekraft, hvis akseptert og tillatt å bryte loven om bevaring av energi og momentum, faktisk setter verdien til den angitte konstanten. Argumentet her er matematisk, men faktisk etterlater til og med en liten del av energien som forsvinner i universet et spor i form av en endring i den kosmologiske konstanten. "Den mørke energien i modellen vår er nettopp resultatet av hvor mye energi og fart som har gått tapt i universet gjennom hele dets eksistens," sier Perez.
For å bevise at deres teori er rimelig og anvendelig for virkeligheten, så forskerne på to scenarier av hvordan brudd på loven om bevaring av energi teoretisk ville påvirke de underliggende problemene med kvantemekanikken. For eksempel prøver teorien om kontinuerlig spontan lokalisering (CSL) å forklare hvorfor subatomære partikler som elektroner bokstavelig talt kan være to steder samtidig, men så store gjenstander som biler eller mennesker ikke kan. CSL antar at slike tilstander av materie oppstår spontant og oppløses i avhengighet, noe som øker med en økning i volumet til et objekt, noe som betyr at et stort objekt rett og slett ikke kan være "dobbelt" under jordens forhold. Mot denne teorien er det faktum at den ikke tar hensyn til bevaring av energi. Teoretikere har imidlertid vist at summen av brudd på bestemmelsene om energibesparelse er nettopp det,for å gi en kosmologisk konstant av ønsket størrelse.
Kampanjevideo:
Likevel, ifølge noen forskere, spiller teoretikere bare med matte. De må fremdeles anta at den kosmologiske konstanten begynner med en liten verdi, men de forklarer ikke dette aspektet. Imidlertid er moderne fysikk full av uforklarlige konstanter, som ladningen til et elektron eller lysets hastighet, så dette er bare en konstant på en lang liste.
