Tiedemiehet ehdottavat uutta painovoimaa selittämään maailmankaikkeuden syntyä

Kansainvälinen tutkijaryhmä on kehittänyt tarkistetun painovoimateorian, joka voisi ratkaista yhden fysiikan suurimmista mysteereistä: kuinka maailmankaikkeus syntyi. Niin sanottu Gravidade Quântica Quadrática pyrkii kuromaan siltaa Einstein:n yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan välillä Big Bang:n alkuaikoina.

Liderado, Niayesh Afshordi, Universidade, Waterloo:n ja Instituto Perimeter:n professori, tutkimus ehdottaa, että painovoima itsessään sisältää tarvittavat ainesosat selittääkseen kosmoksen alkuperäisen laajenemisen ilman, että turvaudutaan muihin hypoteettisiin käsitteisiin. Teos kyseenalaistaa perinteisen näkemyksen siitä, miten maailmankaikkeus sai alkunsa.

Ongelma Einstein-teoriassa

Yleinen suhteellisuusteoria, jonka Albert Einstein kehitti vuonna 1915, on erittäin tarkka kuvaamaan maailmankaikkeutta suuressa mittakaavassa. Contudo-teoria uhkaa kriittistä romahdusta, kun sitä sovelletaan Big Bang:n varhaisiin hetkiin ja mustien aukkojen sisätiloihin.

Nessas äärimmäiset tiheys-, lämpötila- ja kaarevuusolosuhteet, Einstein-yhtälöt ennustavat singulaarisuuden pisteen, jossa tiheydestä ja lämpötilasta tulee ääretön. “Tämä yleensä osoittaa, että teoriaa työnnetään luotettavan pidemmälle”, selittää Afshordi. Yleinen suhteellisuusteoria ei yksinkertaisesti toimi niin korkeilla energioilla kuin ne, jotka olivat olemassa kosmoksen syntyhetkellä.

Cientistas on yrittänyt ratkaista tätä epätäydellisyyttä vuosikymmeniä. Tavallinen lähestymistapa on ollut hyväksyä yleinen suhteellisuusteoria ja lisätä sitten ylimääräisiä teoriakerroksia – enimmäkseen hypoteettinen inflaatiokenttä – selittääkseen, kuinka universumi laajeni niin nopeasti juuri Big Bang:n jälkeen.

Como uusi painovoima toimii

Afshordi:n ja hänen tiiminsä ehdotus kääntää tämän logiikan päinvastaiseksi. Sen sijaan, että yleistä suhteellisuusteoriaa olisi korjattu lisäaineilla, he laajensivat itse painovoimateoriaa niin, että se pysyy johdonmukaisena jopa erittäin korkeilla energioilla. Essa-laajennus on se, mitä fyysikot kutsuvat “ultravioletti täydellisyydeksi”.

“Lähestymistapamme kysyy, voisiko osa tästä käyttäytymisestä varhaisessa universumissa tulla suoraan painovoimasta, kun sitä venytetään tavalla, joka käyttäytyy paremmin äärimmäisissä energioissa”, sanoi Afshordi. Gravidade Quântica Quadrática säilyttää Einstein-yhtälöt perustana, mutta lisää matemaattisia termejä, jotka varmistavat, että teoria toimii kaikilla energia-asteikoilla.

Surpreendentemente, kun ryhmä sovelsi tätä laajennettua painovoimaa Big Bang:ään, yhtälöistä nousi luonnollisesti inflaation kaltainen vaihe. Não piti syöttää manuaalisesti. “Oli vaikuttavaa, että se pystyi nousemaan itse painovoimasta”, sanoi Afshordi. Malli myös mahdollisesti eliminoi käsitteen alkusingulaarisuudesta, sen mahdottomasta pisteestä, jossa kaikki olisi ääretöntä.

Testes havaintoja horisontissa

Tutkijat osoittavat tulevaisuuden tutkimukselle kaksi pääsuuntaa:

• Melhorar mallin teoreettinen ymmärtäminen ja sen kestävyyden testaus jo tutkittujen yksinkertaistettujen skenaarioiden lisäksi
• Elaborar selkeät havaintoennusteet, jotka erottavat tämän teorian tavanomaisista inflaatiomalleista
• Procurar-spesifiset kuviot primordiaalisissa gravitaatioaalloissa
• Analisar hienovaraiset merkit kosmisessa mikroaaltotaustassa (CMB), kosminen fossiilinen jäännös maailmankaikkeuden ensimmäisestä valosta
• Usar-tiedot tulevista havainnoista hypoteesin vahvistamiseksi tai kumoamiseksi

“Nämä ovat joitain harvoista antureista, jotka voivat kertoa meille suoraan fysiikasta erittäin kaukaisina aikoina”, Afshordi selitti. Jos tulevat havainnot havaitsevat alkuperäisten gravitaatioaaltojen oikean kuvion tai mallin ennustamat eroavat merkit CMB:ssä, se tarjoaisi konkreettisen tavan testata, onko tämä näkemys varhaisesta universumista oikea.

Ajuste nykyisillä tiedoilla

Ehdotettu malli sopii erittäin hyvin tällä hetkellä saatavilla olevan kosmologisen tiedon kanssa. Joissakin tapauksissa se sopii havaintoihin paremmin kuin monet tavalliset inflaatiomallit. Isso ei todista teorian olevan oikea, vaan tarvitaan enemmän aikaa ja havaintoja, mutta se antaa toivoa, että tämä polku voi johtaa aitoja vastauksia.

Kvanttipainovoima edustaa teoreettisen fysiikan Santo Graal. Unificar yleinen suhteellisuusteoria kvanttimekaniikan kanssa täyttäisi perustavanlaatuisen aukon ymmärryksemme luonnosta. Isso selittäisi, kuinka universumi toimii valtavissa kosmisissa mittakaavassa ja myös pienissä subatomisissa mittakaavassa, joissa nämä kaksi teoriaa eivät ole yhteensopivia.

Jos Afshordi ja hänen tiiminsä lähestymistapa osoittautuu oikeaksi, se ei vain selitä Big Bang:ää johdonmukaisemmin. Também tarkoittaisi, että Einstein oli melkein varma, että hänen teoriansa tarvitsi vain luonnollisen jatkeen toimiakseen todella äärimmäisillä energioilla ilman, että uusia radikaalisti uusia konsepteja tarvita.