Pesquisadores ledet av Niayesh Afshordi, av Universidade fra Waterloo, presenterte en ny teori som kunne løse et av de største mysteriene innen fysikk: hva som skjedde i de første øyeblikkene av Big Bang. Forslaget, kalt Gravidade Quântica Quadrática, utfordrer den generelle relativiteten til Einstein ved å antyde at tyngdekraften, når den utvides til ekstremt høye energier, kan forklare fødselen til kosmos uten behov for uendelige singulariteter.
Generell relativitetsteori, utviklet for mer enn et århundre siden, fungerer perfekt i mange situasjoner. Men det mislykkes totalt når det brukes på Big Bang. Naquele øyeblikk, teorien forutsier umulige forhold: uendelig tetthet, krumning og temperatur. Segundo Afshordi, dette indikerer at Einstein utelot noe fra ligningen hans.
Ufullstendigheten til klassisk gravitasjon
Den tradisjonelle Big Bang-teorien starter med tyngdekraften til Einstein og legger deretter til ekstra ingredienser, hovedsakelig et hypotetisk “inflasjonsfelt”, for å forklare den første raske utvidelsen av universet. Det er som å lappe et hull i en utilstrekkelig teori.
Teamets arbeid spør om noe av denne oppførselen kan komme direkte fra selve tyngdekraften, når den er utvidet til å fungere med ekstremt høye energier. I stedet for å behandle Big Bang som et punkt der ligningene mislykkes, studerer forskere en teori der tyngdekraften allerede inneholder de nødvendige ingrediensene for å beskrive denne ultraprimordiale fasen konsekvent.
Afshordi forklarte konseptet “ultrafiolett fullstendighet”: en teori som forblir komplett og selvkonsistent selv ved vilkårlig høye energier. Teamets foreslåtte utvidelse gjenoppretter en modell av tidlig kosmisk inflasjon, mens den potensielt eliminerer det problematiske konseptet med en tidlig singularitet.
Como teorien fungerer
Gravidade Quântica Quadrática redefinerer fundamentalt hvordan vi forstår kraften som styrer kosmos på dens minste skalaer. Teorien passer veldig godt til dagens observasjonsdata, i noen tilfeller bedre enn mange standard inflasjonsmodeller.
Det som overrasket forskerne mest var hvor naturlig en inflasjonslignende fase oppsto når teorien ble behandlet i en konsistent høyenergikontekst. Normalmente, forskere tenker på inflasjon som noe som må legges til tyngdekraften. Aqui, det oppstår naturlig fra selve tyngdekraften.
- Gravidade Quântica Quadrática opprettholder konsistens ved vilkårlig høye energier
- Recupera tidlig kosmisk inflasjonsmodell uten singulariteter
- Passer godt med gjeldende observasjonsdata
- Reduz trenger ytterligere antagelser om det tidlige universet
- Oferece mer elegant tilnærming til problemet med kosmisk opprinnelse
Testes observasjoner i fremtiden
Teamets neste skritt er å forbedre modellens observasjonsprediksjoner og nøye sammenligne dem med fremtidige data. Forskningen følger to hovedretninger: teoretisk og observasjon.
På den teoretiske fronten ønsker forskere å forstå strukturen til kvantetyngdekraften mer fullstendig og teste robustheten til konklusjonene utover det forenklede scenariet de studerte. I observasjonsmessige termer må de gjøre klarere spådommer for primordiale gravitasjonsbølger og andre spor fra det tidlige universet.
Observasjonsbeviset som kan bekrefte teamets teori vil komme fra noen av de eldste observerbare signalene i universet. Pequenas krusninger i romtid, kalt primordiale gravitasjonsbølger, bærer direkte informasjon om Big Bang. Viktige Igualmente er de subtile merkene i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, et kosmisk fossil som representerer universets første lys igjen fra da kosmos bare var 380 000 år gammelt.
Hvorfor betyr dette noe
Para-fysikere, som beviser at konseptet med kvantetyngdekraft tilsvarer Santo Graal. Preencheria gapet mellom vår forklaring av universet på enorme kosmiske skalaer, styrt av generell relativitetsteori, og på små skalaer, styrt av kvantefysikk. Durante I flere tiår har forskere søkt etter en enhetlig teori som fungerer i begge ender.
Afshordi fremhevet at hvis fremtidige observasjoner oppdager det riktige mønsteret av primordiale gravitasjonsbølger eller andre kjennetegn i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, vil det gi en måte å teste om dette bildet av det tidlige universet er riktig. Caso ellers kan en mer konvensjonell forklaring være nødvendig.
Forskningen representerer en relativt minimal utvidelse av Einstein-teorien, men en med potensial til å bidra betydelig til å løse det dype problemet med vår kosmiske opprinnelse. Det vitenskapelige miljøet følger med interesse de neste trinnene i denne undersøkelsen.