Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Niayesh Afshordi, του Universidade του Waterloo, παρουσίασε μια νέα θεωρία που θα μπορούσε να λύσει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στη σύγχρονη φυσική: τι συνέβη στις πρώτες στιγμές του Big Bang. Η πρόταση, που ονομάζεται Gravidade Quântica Quadrática, αμφισβητεί τη γενική σχετικότητα του Einstein προτείνοντας ότι η βαρύτητα, όταν επεκτείνεται σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, μπορεί να εξηγήσει τη γέννηση του Κόσμου χωρίς την ανάγκη για άπειρες μοναδικότητες. Η ανακάλυψη ανοίγει το δρόμο για μια βαθύτερη κατανόηση της προέλευσης του σύμπαντος.
Τα όρια της γενικής σχετικότητας
Η γενική σχετικότητα, που αναπτύχθηκε πριν από περισσότερο από έναν αιώνα, λειτουργεί τέλεια σε πολλές καθημερινές καταστάσεις και σε μεγάλης κλίμακας κοσμικά φαινόμενα. Contudo, αποτυγχάνει όταν εφαρμόζεται στο Big Bang. Naquele ακραία στιγμή, η θεωρία προβλέπει αδύνατες συνθήκες: άπειρη πυκνότητα, καμπυλότητα και θερμοκρασία. Segundo Afshordi, αυτή η αποτυχία δείχνει ότι το Einstein άφησε κάτι έξω από τη θεμελιώδη εξίσωσή του.
Η παραδοσιακή θεωρία Big Bang ξεκινά με τη βαρύτητα του Einstein και στη συνέχεια προσθέτει επιπλέον συστατικά, ιδίως ένα υποθετικό «πεδίο πληθωρισμού», για να εξηγήσει την αρχική ταχεία διαστολή του σύμπαντος. Είναι σαν να μπαλώνουμε μια τρύπα σε μια ανεπαρκή θεωρία. Η εργασία της ομάδας ρωτά εάν μέρος αυτής της συμπεριφοράς θα μπορούσε να προέλθει απευθείας από την ίδια τη βαρύτητα, αφού επεκταθεί για να λειτουργήσει σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες.
Μια επαναστατική προσέγγιση της βαρύτητας
Αντί να αντιμετωπίζουν το Big Bang ως ένα σημείο όπου οι εξισώσεις αποτυγχάνουν, οι ερευνητές μελετούν μια θεωρία στην οποία η βαρύτητα περιέχει ήδη τα απαραίτητα συστατικά για να περιγράψει με συνέπεια αυτήν την υπερ-αρχέγονη φάση. Ο Afshordi εξήγησε την έννοια της «πληρότητας υπεριώδους»: μια θεωρία που παραμένει πλήρης και αυτοσυνεπής ακόμη και σε αυθαίρετα υψηλές ενέργειες. Η προτεινόμενη επέκταση της ομάδας ανακτά ένα μοντέλο πρώιμου κοσμικού πληθωρισμού ενώ δυνητικά εξαλείφει την προβληματική έννοια της πρώιμης μοναδικότητας.
Το Gravidade Quântica Quadrática επαναπροσδιορίζει ουσιαστικά τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε τη δύναμη που κυβερνά τον κόσμο στις μικρότερες κλίμακες του. Η θεωρία ταιριάζει πολύ καλά με τα τρέχοντα δεδομένα παρατήρησης, σε ορισμένες περιπτώσεις καλύτερα από πολλά τυπικά πληθωριστικά μοντέλα. Αυτό που εξέπληξε περισσότερο τους ερευνητές ήταν το πόσο φυσικά προέκυψε μια φάση παρόμοια με τον πληθωρισμό όταν η θεωρία αντιμετωπίστηκε σε ένα συνεπές πλαίσιο υψηλής ενέργειας. Normalmente, οι επιστήμονες σκέφτονται τον πληθωρισμό ως κάτι που πρέπει να προστεθεί στη βαρύτητα. Aqui, προκύπτει φυσικά από την ίδια τη βαρύτητα.
Características κύρια νέα θεωρία
- Συνέπεια Mantém σε αυθαίρετα υψηλές ενέργειες χωρίς άπειρες ιδιομορφίες
- Recupera πρώιμο μοντέλο κοσμικού πληθωρισμού σε φυσική μορφή
- Το Ajusta συμμορφώνεται καλά με τα διαθέσιμα τρέχοντα δεδομένα παρατήρησης
- Το Reduz χρειάζεται πρόσθετες υποθέσεις σχετικά με το πρώιμο σύμπαν
- Oferece πιο κομψή προσέγγιση στο πρόβλημα της κοσμικής προέλευσης
Testes παρατηρήσεις και επόμενα βήματα
Το επόμενο βήμα της ομάδας είναι να βελτιώσει τις προβλέψεις παρατήρησης του μοντέλου και να τις συγκρίνει προσεκτικά με μελλοντικά δεδομένα. Η έρευνα ακολουθεί δύο βασικές κατευθύνσεις: τη θεωρητική και την παρατήρηση. Στο θεωρητικό μέτωπο, οι ερευνητές θέλουν να κατανοήσουν πληρέστερα τη δομή της κβαντικής βαρύτητας και να δοκιμάσουν την ευρωστία των συμπερασμάτων πέρα από το απλοποιημένο σενάριο που μελέτησαν.
Στο μέτωπο της παρατήρησης, πρέπει να βρουν σαφέστερες προβλέψεις για τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα και άλλα υπολείμματα του πρώιμου σύμπαντος. Παρατηρητικά στοιχεία που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τη θεωρία θα προέλθουν από μερικά από τα παλαιότερα παρατηρήσιμα σήματα στο σύμπαν. Οι κυματισμοί Pequenas στο χωροχρόνο, που ονομάζονται αρχέγονα βαρυτικά κύματα, μεταφέρουν άμεσες πληροφορίες για το Big Bang. Σημαντικό Igualmente είναι τα διακριτικά σημάδια στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων, ένα κοσμικό απολίθωμα που αντιπροσωπεύει το πρώτο φως του σύμπαντος που έμεινε από τότε που ο Κόσμος ήταν μόλις 380.000 ετών.
Implicações για τη θεμελιώδη φυσική
Para φυσικοί, αποδεικνύοντας την έννοια της κβαντικής βαρύτητας είναι ισοδύναμη με το Santo Graal της επιστήμης. Preencheria το χάσμα μεταξύ της εξήγησης μας για το σύμπαν σε τεράστιες κοσμικές κλίμακες, που διέπονται από τη γενική σχετικότητα, και σε μικροσκοπικές κλίμακες, που διέπονται από την κβαντική φυσική. Durante Για δεκαετίες, οι επιστήμονες αναζητούσαν μια ενοποιημένη θεωρία που να λειτουργεί και στα δύο άκρα.
Ο Afshordi τόνισε ότι εάν μελλοντικές παρατηρήσεις ανιχνεύσουν το σωστό μοτίβο αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων ή άλλα διακριτικά σημάδια στο κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, θα παρέχει έναν τρόπο να ελεγχθεί αν αυτή η εικόνα του πρώιμου σύμπαντος είναι σωστή. Η έρευνα αντιπροσωπεύει μια σχετικά ελάχιστη επέκταση της θεωρίας Einstein, αλλά μια επέκταση με τη δυνατότητα να συμβάλει σημαντικά στην επίλυση του βαθιού προβλήματος της κοσμικής προέλευσης. Η επιστημονική κοινότητα παρακολουθεί με ενδιαφέρον τα επόμενα βήματα αυτής της έρευνας που θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στην ανθρώπινη κατανόηση της γέννησης του σύμπαντος.
