חוקרי אוניברסיטת ווטרלו מפתחים את תורת הקוונטים כדי להסביר את תחילתו של המפץ הגדול
צוות של פיזיקאים בראשות Niayesh Afshordi, חוקר מאוניברסיטת ווטרלו, גיבש מודל חסר תקדים להבנת הרגעים הראשונים של היקום. ההצעה נקראת Quadratic Quantum Gravity. המחקר מאתגר היבטים של תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין. הגישה החדשה מציעה שכוח הכבידה פועל בצורה שונה ברמות אנרגיה קיצוניות. זה מאפשר לתאר את המפץ הגדול מבלי להזדקק לייחודיות אינסופית.
הניסוח המתמטי המסורתי מציג פגמים כאשר מיישמים אותו ברגע המדויק של הבריאה הקוסמית. המודל החדש שנוצר מבקש לתקן את הפער ההיסטורי הזה. התיאוריה מציעה כי ההתפשטות המואצת של החלל נבעה באופן טבעי מכוח הכבידה עצמו. מומחים רואים בהתקדמות צעד בסיסי לקוסמולוגיה. העבודה משנה את ההבנה של הדינמיקה של הכוחות הקדמוניים שעיצבו את מבנה המרחב-זמן.
מגבלות של תורת היחסות הכללית ברגעים הקוסמיים הראשונים
תורת היחסות הכללית הייתה אבן יסוד בפיזיקה המודרנית במשך יותר ממאה שנה. המשוואות פועלות בדיוק מוחלט בתיאור התנועה של כוכבי לכת, כוכבים וגלקסיות שלמות. עם זאת, המערכת קורסת בעת ניתוח המפץ הגדול. בתרחיש קיצוני זה, מתמטיקה קלאסית מביאה לערכים בלתי אפשריים. צפיפות החומר וטמפרטורת החלל מגיעות לאינסוף, ושוברות את כללי הפיזיקה המוכרת.
ניאיש אפשורדי מציין שהחריגות המתמטיות הללו מעידות על חוסר שלמות בניסוח המקורי של אלברט איינשטיין. נוכחותם של אינסוף במשוואות פיזיקליות מעידה בדרך כלל על כך שהתיאוריה הגיעה לגבול הישימות שלה. המודל הקלאסי אינו יכול לעבד את תנאי האנרגיה הגבוהים במיוחד הקיימים בלידת הקוסמוס. מדענים היו צריכים למצוא חלופה בת קיימא כדי לתאר את המעבר מכלום לחומר.
הקוסמולוגיה הסטנדרטית מנסה לעקוף בעיה זו על ידי הוספת אלמנטים תיאורטיים חיצוניים. המשאב העיקרי בו נעשה שימוש הוא מושג שדה האינפלציה. כלי מתמטי זה משמש להצדיק את ההתפשטות הפתאומית של היקום בשברירי שנייה זעירים. עם זאת, חוקרים רבים רואים בפתרון זה תיקון זמני. ההסתגלות אינה פותרת את הפגם המרכזי של כוח המשיכה הקלאסי בהתמודדות עם מקור הכל.
המודל מבטל את הצורך בשדות אינפלציה נוספים
כבידה קוונטית ריבועית משנה את הבסיס של החשיבה הקוסמולוגית הנוכחית בצורה מבנית. צוות אוניברסיטת ווטרלו חקר את התנהגות הכבידה בתנאים של אנרגיה קיצונית וצפיפות מרבית. התוצאות חשפו דינמיקה מפתיעה בסטנדרטים של פיזיקה. התיאוריה מוכיחה ששלב האינפלציה המהיר נובע באופן טבעי ממשוואות הכבידה המתוקנות עצמן. אין צורך להזין שדות היפותטיים נוספים כדי לסגור את החשבון.
הרעיון המרכזי של גישה חדשה זו כרוך בשלמות אולטרה סגול. מונח טכני זה מגדיר תיאוריה המסוגלת לשמור על עקביות פנימית ללא קשר לרמת האנרגיה המופעלת על המערכת. הדגם נשאר יציב גם בתנאים הכי כאוטיים וחמים שאפשר להעלות על הדעת. המבנה המתמטי אינו נשבר. זה מייצג התקדמות משמעותית בהשוואה לדגמים קודמים שנכשלו ב-ground zero.
ביטול הסינגולריות הראשונית פותר את אחד המבוי הסתום הגדול ביותר בפיזיקה התיאורטית המודרנית. היקום לא צריך שיצא מנקודה מיקרוסקופית של צפיפות אינסופית. המעבר להתפשטות מואצת מתרחש בצורה זורמת וקוהרנטית מתמטית. החוקרים הופתעו מהאלגנטיות של הפתרון שנמצא במהלך ההדמיות. כוח הכבידה המורחב נושא את כל המרכיבים הדרושים ליצירה קוסמית מבלי להפר את חוקי התרמודינמיקה.
יתרונות הגישה החדשה לקוסמולוגיה המודרנית
הניסוח המתמטי שהוצע על ידי הצוות של ניאיש אפשורדי מציג יתרונות מעשיים ותיאורטיים ברורים לחקר החלל. המודל מפשט את ההבנה של היקום המוקדם על ידי צמצום דרסטי של מספר המשתנים הלא ידועים. המסגרת התיאורטית מדגימה תאימות גבוהה לתצפיות אסטרונומיות עכשוויות שנלכדו על ידי לוויינים.
מדענים מדגישים את הנקודות הבסיסיות הבאות של כוח הכבידה הקוונטית הריבועית בפתרון הבעיה הקוסמית:
- התיאוריה שומרת על יציבות מתמטית בתרחישי אנרגיה גבוהה באופן שרירותי.
- המודל אינו מחייב קיומה של נקודת מוצא בעלת צפיפות ועקמומיות אינסופיות.
- התפשטות קוסמית מואצת נוצרת כתוצאה ישירה וטבעית של כוח הכבידה.
- הניסוח מפחית את התלות בהנחות חיצוניות לגבי התנהגות המפץ הגדול.
- התוצאות התיאורטיות מראות התאמה חזקה עם הנתונים האסטרונומיים הנוכחיים.
התאמה לנתונים אמפיריים מחזקת את אמינות המחקר מול האקדמיה. בכמה סימולציות ממוחשבות, התיאוריה החדשה גברה על מודלים אינפלציוניים מסורתיים. היכולת להסביר תופעות מורכבות עם פחות הנחות מושך תשומת לב מהקהילה המדעית העולמית. הקפדנות המתמטית של ההצעה פותחת אפיקים חדשים לחקר תיאורטי של החלל העמוק.
חפש עדויות על גלי כבידה וקרינת רקע
עבודתה של אוניברסיטת ווטרלו עוברת כעת לשלב הקריטי של אימות אמפירי. חוקרים צריכים להשוות תחזיות מתמטיות עם מדידות אמיתיות של מרחב עמוק כדי להוכיח את התזה. החקירה עוקבת אחר שתי חזיתות משלימות ובו-זמנית. הראשון מתמקד בשיפור המבנה התיאורטי במעבדה. השני מבקש לזהות אותות פיזיקליים הניתנים למדידה באמצעות טלסקופי חלל.
אישור התיאוריה תלוי בניתוח של עקבות קוסמיות עתיקות הפרוסות על פני הוואקום. המטרה העיקרית היא גלי כבידה ראשוניים. האדוות הזעירות הללו במרקם המרחב-זמן פועלות כשליחים ישירים של המפץ הגדול. זיהוי של דפוסים ספציפיים בגלים אלה יכול להוכיח את תקפות הכבידה הקוואנטית הריבועית ללא עוררין. מצפי הדור הבא ימלאו תפקיד מכריע בחיפוש היסודי הזה.
מרכיב חיוני נוסף למחקר הוא קרינת הרקע הקוסמית של המיקרוגל. זוהר מאובן זה מייצג את האור העתיק ביותר ביקום, שנפלט כשהקוסמוס היה בן 380,000 שנים בלבד. הסימנים העדינים המצויים בקרינה זו אוגרים מידע מדויק על הרגעים הראשונים של ההתפשטות. הצוות עובד כדי להגדיר אילו חתימות תרמיות ספציפיות תשאיר התיאוריה החדשה על המפה השמימית הזו.
השפעת התגלית על איחוד חוקי הפיזיקה
הוכחת מודל כבידה קוונטי מייצגת את המטרה הסופית של הפיזיקה העכשווית. האתגר הוא לאחד שני עולמות מדעיים שלכאורה אינם תואמים. מצד אחד, תורת היחסות הכללית שולטת בקנה המידה המקרוסקופי של כוכבי לכת, חורים שחורים וגלקסיות. מצד שני, מכניקת הקוונטים שולטת בהתנהגות הבלתי צפויה של חלקיקים תת-אטומיים. המדע חיפש תיאוריה מאוחדת במשך עשרות שנים ללא הצלחה מוחלטת.
המודל שפיתח Niayesh Afshordi מציע גשר מבטיח בין שתי המציאויות הנבדלות הללו. הרחבת חוקי הכבידה לתחום הקוונטי פותרת סתירות היסטוריות שהפריעו לקידום הקוסמולוגיה. אם תצפיות אסטרונומיות עתידיות יאשרו את התחזיות של הצוות, הפיזיקה תעבור שיפוץ מבני עמוק. ההבנה האנושית של הטבע הבסיסי של החלל והזמן בהחלט תשתנה.
המחקר מהווה שינוי מכיל אך רב עוצמה מבחינה מתמטית למשוואות המקוריות של אלברט איינשטיין. הקהילה המדעית ממתינה לתוצאות של משימות החלל הבאות למיפוי קוסמי בציפייה רבה. היעדר מנויים צפויים יחייב חזרה למודלים של אינפלציה קונבנציונליים. עם זאת, המוצקות של ההצעה משאירה את החוקרים ממוקדים בחיפוש אחר נתונים אמיתיים. התעלומה לגבי הולדת היקום זוכה לפרספקטיבה חדשה של פתרון.
Veja Tambem em חדשות אחרונות (HE)
בית המשפט העליון באיטליה מאשר את חוקיות המלון שהציע רק מים מינרליים ללקוח
National Geographic Traveller מכריזה על הזוכים בתחרות צילומי טיולים
פרארי מציגה את לוס, המכונית החשמלית הראשונה, וזוכה לביקורת נוקבת מהמעריצים ומהשוק
קוסטקו רואה ביקוש שיא בתחנות דלק בארהב עם מחירים נמוכים יותר
הנוסע מנסה להיכנס לתא הטייס ומאלץ להסיט את טיסת יונייטד איירליינס למדיסון
יוקי יאמאדה מפרסם תמונה עם זקן והעוויות באינסטגרם ומפתיעה מעריצים
אסטרונום מסביר אור לבן שנרשם לאחר נפילת מטאור ליד הר געש בפיליפינים
הקומיקאי Sakamoto-chan חושף הפוגה של סוכרת מסוג 2 לאחר שינויים באורח החיים
אבי לואב אומר שגילוי של אינטליגנציה של חייזרים יכול לאחד את האנושות בתוך משברים עולמיים
המשטרה חוקרת את מותה של הילדה אן לין הלפנשטיין בחדר ברוזווד סאו פאולו
אבי לואב מציע שכוכב השביט האפל 1998 KY26 יכול להיות הגשושית הסובייטית Phobos 1
