Fysikere utvikler en kvantegravitasjonsmodell for å forklare den første utvidelsen av kosmos
Et internasjonalt team av forskere har formulert en utvidelse av gravitasjonsteorien som er i stand til å løse historiske blindgate om universets første øyeblikk. Den matematiske modellen, kalt Gravidade Quântica Quadrática, etablerer en teknisk bro mellom den generelle relativiteten til Albert Einstein og prinsippene for kvantemekanikk i den tidlige fasen av Big Bang.
Studien utført av Niayesh Afshordi, forsker ved Universidade av Waterloo og Instituto Perimeter, indikerer at gravitasjonskraften i seg selv har de nødvendige fysiske elementene for å rettferdiggjøre den opprinnelige utvidelsen av rommet. Formuleringen eliminerer bruken av ytterligere hypotetiske felt, og endrer paradigmene etablert av tradisjonell kosmologi om dannelsen av grunnleggende kosmiske strukturer.
Limitações av generell relativitet i det tidlige kosmos
Teorien om generell relativitet, publisert av Albert Einstein i 1915, presenterer ekstrem presisjon når det gjelder å beskrive storskala astrofysiske fenomener, som bevegelse av galakser og bane rundt planeter. Imidlertid lider det matematiske rammeverket strukturelt sammenbrudd når fysikere prøver å bruke det på de ekstreme forholdene som er tilstede i de første millisekunder av Big Bang eller i den tette kjernen av sorte hull.
Sob omstendigheter med absolutt tetthet, uberegnelige temperaturer og ekstrem krumning av rom-tid, de klassiske ligningene resulterer i en singularitet. Esse-konseptet definerer et matematisk punkt der fysiske mengder når uendelige verdier, noe som gjør enhver forutsigbar beregning umulig. Professor Niayesh Afshordi presiserer at tilstedeværelsen av uendeligheter i ligningene viser at teorien har overskredet sin operasjonelle pålitelighetsgrense.
Mer om saken: Forskere ved University of Waterloo avslører en kvantemodell av den nøyaktige opprinnelsen til Big Bang
Generell relativitetsteori mister funksjonalitet på energiskalaer like høye som de som ble registrert ved universets fødsel. Para For å omgå denne tekniske barrieren har det vitenskapelige miljøet brukt flere tiår på å ta i bruk en teoretisk fikseringsmetode. Standardmetoden var å holde Einsteins ligninger intakte og legge til ekstra matematiske lag, slik som det kosmiske inflasjonsfeltet, for å gjøre rede for den akselererte utvidelsen av rommet kort tid etter den opprinnelige eksplosjonen.
Kosmisk inflasjon ble den dominerende modellen i fysikklærebøker, men den bar alltid byrden med å kreve elementer som aldri hadde blitt observert direkte i laboratorier eller teleskoper. Behovet for å postulere ukjente energier for å få matematikken til å fungere genererte ubehag blant teoretikere, og motiverte søket etter en mer elegant og enhetlig løsning på problemet med materiens opprinnelse.
Quantum Mecânica og den naturlige utvidelsen av plass
Det nye forslaget reverserer forskningslogikken som er tatt i bruk de siste tiårene av fysikkavdelinger. I stedet for å sette inn eksterne ingredienser for å fikse feilene i generell relativitet, modifiserte forskerteamet selve gravitasjonsteoriens struktur. Det sentrale målet var å sikre at ligningene forble konsistente og operative selv under ekstreme nivåer av energi og press.
Essa teoretisk utvidelse mottar det tekniske navnet på ultrafiolett fullstendighet i partikkelfysikkens sjargong. Tilnærmingen undersøker om den kaotiske oppførselen til det tidlige universet stammer direkte fra en modifisert gravitasjon, som er i stand til å opptre stabilt i miljøer med høy energi. Gravidade Quântica Quadrática-modellen bevarer det matematiske grunnlaget til Einstein, men inkorporerer nye termer som stabiliserer beregninger i alle skalaer.
Om samme tema: Kanadisk studie bruker kvadratisk gravitasjon for å forene kvantesyn av universets første øyeblikk
Bruk av denne utvidede tyngdekraften på Big Bang-scenarioet ga resultater som overrasket studieforfatterne selv. En fase med akselerert ekspansjon, identisk med kosmisk inflasjon, dukket opp naturlig fra de nye ligningene, uten behov for manuell innsetting av vilkårlige parametere. Ekspansiv oppførsel har dukket opp som en iboende egenskap ved modifisert tyngdekraft.
Se Også
Jordskjelv med styrke 6,7 ryster Sør-Peru uten rapporter om skader
Stormen i Chile forårsaker ødeleggende gjørmeflom og katastrofetilstand
Meta (WhatsApp, Instagram og Facebook) er gjenstand for rettssak i USA for å skade den mentale helsen til unge mennesker med bøter på 1,4 billioner USD
Além For å forklare utvidelsen eliminerer den matematiske formuleringen behovet for en innledende singularitet. Poenget med uendelig tetthet, regnet som en av de største hindringene i moderne kosmologi, forsvinner i Gravidade Quântica Quadráticas beregninger. Universet har nå et opphav som kan beskrives av konsistente fysiske lover, uten matematiske brudd som krever suspensjon av de kjente naturreglene.
Buscas for bevis på den kosmiske mikrobølgebakgrunnen
Overgangen fra en matematisk hypotese til en konsolidert vitenskapelig teori krever strenge empiriske bevis. Forskerne etablerte klare retningslinjer for de neste fasene av undersøkelsen, med fokus på å samle inn data som kan validere den nye modellens spådommer mot tradisjonelle inflasjonsteorier.
Veikartet for observasjonstesting og teoretisk forbedring inkluderer følgende grunnleggende trinn for astrofysikk:
- Aperfeiçoar det teoretiske grunnlaget for den matematiske modellen for testing av stabilitet i komplekse kosmologiske scenarier.
- Formular nøyaktige observasjonsspådommer som skiller ny gravitasjon fra konvensjonelle inflasjonsmodeller.
- Rastrear-spesifikke mønstre i forplantningen av primordiale gravitasjonsbølger generert ved tidenes begynnelse.
- Investigar subtile anomalier i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, ansett som det eldste lysende fossilet i verdensrommet.
- Processar-data fra neste generasjons teleskoper for å bekrefte eller forkaste hypotesene som ble reist.
Professor Niayesh Afshordi fremhever at disse verktøyene representerer de eneste sonder som er i stand til å gi direkte informasjon om fysikk i ekstremt avsidesliggende perioder av kosmisk historie. Deteksjonen av spesifikke signaturer i gravitasjonsbølger eller den kosmiske mikrobølgebakgrunnen vil fungere som definitivt bevis for gyldigheten av Gravidade Quântica Quadrática.
Les mer: Forskere foreslår kvantetyngdekraft for å avdekke de første øyeblikkene av universet
Observatórios jord- og romforskere kartlegger allerede himmelen på jakt etter disse primordiale svingningene. Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, som gjennomsyrer hele det synlige universet med en temperatur bare noen få grader over det absolutte nullpunktet, inneholder små temperaturvariasjoner som fungerer som et kart over fordeling av materie like etter Big Bang. Den nye modellen forutsier spesifikke mønstre i disse termiske flekkene.
Impacto i moderne kosmologiske modeller
Utførelsen av den nye matematiske formuleringen mot gjeldende kosmologiske data presenterer lovende resultater for det vitenskapelige samfunnet. Gravidade Quântica Quadrática passer nøyaktig til tilgjengelige astronomiske observasjoner, og overgår flere standard inflasjonsmodeller i spesifikke simuleringer. Embora-innstilling representerer ikke definitivt bevis, det validerer levedyktigheten til veien valgt av forskerne.
Formuleringen av en fungerende teori om kvantetyngdekraft er fortsatt det endelige målet for moderne teoretisk fysikk. Vellykket forening mellom generell relativitetsteori og kvantemekanikk ville løse den grunnleggende inkompatibiliteten mellom makrokosmos av galakser og mikrokosmos av subatomære partikler. Atualmente, disse to områdene av fysikk opererer med matematiske regler som ikke kommuniserer med hverandre.
Bekreftelse av hypotesene reist av Instituto Perimeter-teamet ville endre menneskelig forståelse av strukturen til rom-tid. Arbeidet viser at Albert Einstein var på rett vei og at teorien hans bare trengte en naturlig matematisk utvidelse for å operere i absolutte energiregimer. Vitenskapen går videre til et scenario der universets opprinnelse ikke krever skapelse av eksotiske krefter, basert på tyngdekraftens natur.
