Forskare föreslår ny gravitation för att förklara universums födelse
Ett internationellt team av forskare har utvecklat en reviderad gravitationsteori som skulle kunna lösa ett av fysikens största mysterier: hur universum föddes. Den så kallade Gravidade Quântica Quadrática försöker överbrygga gapet mellan den allmänna relativiteten hos Einstein och kvantmekaniken i de tidiga ögonblicken av Big Bang.
Liderado av Niayesh Afshordi, Universidade Professor i Waterloo och Instituto Perimeter, studien tyder på att gravitationen i sig innehåller de nödvändiga ingredienserna för att förklara den initiala expansionen av kosmos, utan att förlita sig på ytterligare hypotetiska koncept. Verket ifrågasätter den traditionella synen på hur universum började.
Problemet med Einstein-teorin
Allmän relativitetsteori, utvecklad av Albert Einstein 1915, är utomordentligt exakt när det gäller att beskriva universum i stor skala. Contudo-teorin står inför kritisk kollaps när den tillämpas på de tidiga ögonblicken av Big Bang och det inre av svarta hål.
Nessas extrema förhållanden med densitet, temperatur och krökning, Einstein-ekvationerna förutsäger en singularitet en punkt där densitet och temperatur blir oändliga. “Detta indikerar vanligtvis att teorin drivs bortom vad som är tillförlitligt”, förklarar Afshordi. Allmän relativitetsteori fungerar helt enkelt inte vid energier lika höga som de som fanns vid kosmos födelse.
Cientistas har försökt lösa denna ofullständighet i decennier. Standardmetoden har varit att acceptera generell relativitetsteori och sedan lägga till extra lager av teori – mestadels ett hypotetiskt inflationsfält – för att förklara hur universum expanderade så snabbt precis efter Big Bang.
Como den nya gravitationen fungerar
Förslaget från Afshordi och hans team vänder på denna logik. Istället för att reparera den allmänna relativitetsteorin med ytterligare ingredienser, utökade de själva gravitationsteorin så att den förblir konsekvent även vid extremt höga energier. Essa förlängning är vad fysiker kallar “ultraviolett fullständighet.”
“Vårt tillvägagångssätt frågar om en del av detta beteende i det tidiga universum kan komma direkt från gravitationen, när det väl sträcks ut på ett sätt som beter sig bättre vid extrema energier”, säger Afshordi. Gravidade Quântica Quadrática upprätthåller Einstein-ekvationerna som bas, men lägger till matematiska termer som säkerställer att teorin fungerar på vilken energiskala som helst.
Leia Também
George Russell säkrar pole position i det kaotiska kvalet till Formel 1 Österrikes Grand Prix
Kroatien x Ghana: var du kan se live, tid och laguppställningar för dagens fotbolls-VM-match
Panama x England: var du kan se live, tid och laguppställningar för dagens FIFA-VM-match
Surpreendentemente, när teamet tillämpade denna utökade gravitation på Big Bang, uppstod en inflationsliknande fas naturligt ur ekvationerna. Não behövde matas in manuellt. “Det var imponerande att det kunde komma ur gravitationen själv,” sa Afshordi. Modellen eliminerar också potentiellt konceptet med en initial singularitet, den där omöjliga punkten där allt skulle vara oändligt.
Testes observationer vid horisonten
Forskarna pekar på två huvudriktningar för framtida forskning:
- Melhorar den teoretiska förståelsen av modellen och testa dess robusthet utöver de förenklade scenarierna som redan studerats
- Elaborar tydliga observationsförutsägelser som skiljer denna teori från mer konventionella inflationsmodeller
- Procurar specifika mönster i primordiala gravitationsvågor
- Analisar subtila märken i den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB), en kosmisk fossil kvarleva av universums första ljus
- Usar data från framtida observationer för att bekräfta eller motbevisa hypotesen
“Detta är några av de få sonderna som kan berätta direkt om fysik i extremt avlägsna tider,” förklarade Afshordi. Om framtida observationer upptäcker det korrekta mönstret av primordiala gravitationsvågor, eller distinkta märken på CMB som förutspås av modellen, skulle det ge ett konkret sätt att testa om denna syn på det tidiga universum är korrekt.
Ajuste med aktuella data
Den föreslagna modellen passar mycket väl med för närvarande tillgängliga kosmologiska data. I vissa fall passar det observationer bättre än många vanliga inflationsmodeller. Isso bevisar inte att teorin är korrekt, mer tid och observationer behövs men det ger hopp om att denna väg kan leda till genuina svar.
Kvantgravitationen representerar den teoretiska fysikens Santo Graal. Unificar generell relativitetsteori med kvantmekanik skulle fylla en grundläggande lucka i vår förståelse av naturen. Isso skulle förklara hur universum fungerar på enorma kosmiska skalor och även på små subatomära skalor där de två teorierna är oförenliga.
Om Afshordi och hans teams tillvägagångssätt visar sig vara korrekt kommer det inte bara att förklara Big Bang mer konsekvent. Também skulle betyda att Einstein nästan var säker på att hans teori bara behövde en naturlig förlängning för att arbeta vid verkligt extrema energier, utan behov av ytterligare radikalt nya koncept.
