Екип от изследователи, ръководен от Niayesh Afshordi, от Universidade на Waterloo, представи нова теория, която може да разреши една от най-големите мистерии в съвременната физика: какво се е случило в първите моменти на Big Bang. Предложението, наречено Gravidade Quântica Quadrática, оспорва общата теория на относителността на Einstein, като предполага, че гравитацията, разширена до изключително високи енергии, може да обясни раждането на космоса без необходимост от безкрайни сингулярности. Откритието проправя пътя за по-задълбочено разбиране на произхода на Вселената.
Границите на общата теория на относителността
Общата теория на относителността, разработена преди повече от век, работи перфектно в много ежедневни ситуации и в мащабни космически явления. Contudo, той се проваля, когато се прилага към Big Bang. Naquele екстремен момент, теорията предвижда невъзможни условия: безкрайна плътност, кривина и температура. Segundo Afshordi, този отказ показва, че Einstein е пропуснал нещо извън основното си уравнение.
Традиционната теория за Big Bang започва с гравитацията на Einstein и след това добавя допълнителни съставки, по-специално хипотетично „инфлационно поле“, за да обясни първоначалното бързо разширяване на Вселената. Това е като да закърпиш дупка в неадекватна теория. Работата на екипа пита дали част от това поведение може да дойде директно от самата гравитация, след като бъде разширена, за да работи при изключително високи енергии.
Революционен подход към гравитацията
Вместо да третират Big Bang като точка, в която уравненията се провалят, изследователите изучават теория, в която гравитацията вече съдържа необходимите съставки, за да опише последователно тази ултра-първоначална фаза. Afshordi обясни концепцията за “ултравиолетова пълнота”: теория, която остава пълна и самосъгласувана дори при произволно високи енергии. Предложеното от екипа разширение възстановява модел на ранна космическа инфлация, като същевременно потенциално елиминира проблематичната концепция за ранна сингулярност.
Gravidade Quântica Quadrática фундаментално предефинира как разбираме силата, която управлява космоса в най-малките му мащаби. Теорията се вписва много добре в текущите данни от наблюдения, в някои случаи по-добре от много стандартни инфлационни модели. Това, което най-много изненада изследователите, беше колко естествено се появи фаза, подобна на инфлация, след като теорията беше третирана в последователен високоенергиен контекст. Normalmente, учените смятат инфлацията за нещо, което трябва да се добави към гравитацията. Aqui, възниква естествено от самата гравитация.
Características основна нова теория
- Консистенция на Mantém при произволно високи енергии без безкрайни сингулярности
- Recupera ранен модел на космическа инфлация в естествена форма
- Ajusta съответства добре на наличните текущи данни от наблюдения
- Reduz има нужда от допълнителни предположения за ранната вселена
- Oferece по-елегантен подход към проблема за космическия произход
Testes наблюдения и следващи стъпки
Следващата стъпка на екипа е да подобри прогнозите за наблюдение на модела и внимателно да ги сравни с бъдещи данни. Изследването следва две основни насоки: теоретична и наблюдателна. На теоретичния фронт изследователите искат да разберат по-пълно структурата на квантовата гравитация и да тестват устойчивостта на заключенията отвъд опростения сценарий, който са изучавали.
На фронта на наблюдението те трябва да излязат с по-ясни прогнози за първичните гравитационни вълни и други остатъци от ранната вселена. Наблюдателни доказателства, които биха могли да потвърдят теорията, ще дойдат от някои от най-старите наблюдаеми сигнали във Вселената. Pequenas вълни в пространство-времето, наречени първични гравитационни вълни, носят пряка информация за Big Bang. Важни Igualmente са фините следи в космическия микровълнов фон, космическа вкаменелост, която представлява първата светлина на Вселената, останала от времето, когато Космосът е бил само на 380 000 години.
Implicações за фундаментална физика
Para физици, доказващи концепцията за квантовата гравитация е еквивалентно на Santo Graal на науката. Preencheria разликата между нашето обяснение на Вселената в огромни космически мащаби, управлявани от общата теория на относителността, и в малки мащаби, управлявани от квантовата физика. Durante В продължение на десетилетия учените търсят единна теория, която да работи и в двата края.
Afshordi подчерта, че ако бъдещите наблюдения открият правилния модел на първични гравитационни вълни или други отличителни знаци в космическия микровълнов фон, това ще предостави начин да се провери дали тази картина на ранната вселена е правилна. Изследването представлява относително минимално разширение на теорията на Einstein, но с потенциал да допринесе значително за разрешаването на дълбокия проблем с космическия произход. Научната общност следи с интерес следващите стъпки на това изследване, което може да революционизира човешкото разбиране за раждането на Вселената.
