Команда дослідників під керівництвом Niayesh Afshordi, Universidade або Waterloo представила нову теорію, яка може вирішити одну з найбільших загадок сучасної фізики: що сталося в перші моменти Big Bang. Пропозиція під назвою Gravidade Quântica Quadrática ставить під сумнів загальну теорію відносності Einstein, припускаючи, що гравітація, поширена на надзвичайно високі енергії, може пояснити народження космосу без потреби в нескінченних сингулярностях. Це відкриття прокладає шлях до глибшого розуміння походження Всесвіту.
Межі загальної теорії відносності
Загальна теорія відносності, розроблена більше століття тому, чудово працює в багатьох повсякденних ситуаціях і в масштабних космічних явищах. Contudo, не вдається застосувати до Big Bang. Naquele екстремальний момент, теорія передбачає неможливі умови: нескінченну щільність, кривизну та температуру. Segundo Afshordi, ця помилка вказує на те, що Einstein щось залишив у своєму фундаментальному рівнянні.
Традиційна теорія Big Bang починається з гравітації Einstein, а потім додає додаткові інгредієнти, зокрема гіпотетичне «поле інфляції», щоб пояснити початкове швидке розширення Всесвіту. Це як залатати дірку в неадекватній теорії. Робота команди запитує, чи може частина такої поведінки походити безпосередньо від самої гравітації, якщо її поширити на роботу при надзвичайно високих енергіях.
Революційний підхід до гравітації
Замість того, щоб розглядати Big Bang як точку, де рівняння не виконуються, дослідники вивчають теорію, згідно з якою гравітація вже містить необхідні інгредієнти для послідовного опису цієї надпервісної фази. Afshordi пояснив концепцію «ультрафіолетової повноти»: теорія, яка залишається повною та самоузгодженою навіть при довільно високих енергіях. Запропоноване командою розширення відновлює модель ранньої космічної інфляції, водночас потенційно усуваючи проблематичну концепцію ранньої сингулярності.
Gravidade Quântica Quadrática фундаментально переосмислює те, як ми розуміємо силу, яка керує космосом у його найменших масштабах. Ця теорія дуже добре відповідає поточним даним спостережень, у деяких випадках краще, ніж багато стандартних інфляційних моделей. Що найбільше здивувало дослідників, так це те, наскільки природно виникла фаза, подібна до інфляції, коли теорію розглядали в послідовному контексті високої енергії. Normalmente, вчені вважають інфляцію чимось, що потрібно додати до сили тяжіння. Aqui, вона виникає природним шляхом із самої гравітації.
Основна нова теорія Características
- Узгодженість Mantém при довільно високих енергіях без нескінченних сингулярностей
- Модель ранньої космічної інфляції Recupera у натуральній формі
- Ajusta добре узгоджується з наявними поточними даними спостережень
- Reduz потребує додаткових припущень щодо раннього Всесвіту
- Oferece більш елегантний підхід до проблеми космічного походження
Спостереження Testes і наступні кроки
Наступним кроком команди є вдосконалення прогнозів спостережень моделі та ретельне порівняння їх із майбутніми даними. Дослідження проходять у двох основних напрямках: теоретичному та спостережному. На теоретичному фронті дослідники хочуть більш повно зрозуміти структуру квантової гравітації та перевірити надійність висновків за межами спрощеного сценарію, який вони вивчали.
На фронті спостережень їм потрібно прийти з більш чіткими прогнозами для первісних гравітаційних хвиль та інших залишків раннього Всесвіту. Докази спостережень, які могли б підтвердити цю теорію, будуть отримані з деяких найстаріших спостережуваних сигналів у Всесвіті. Брижі Pequenas у просторі-часі, які називаються первісними гравітаційними хвилями, несуть пряму інформацію про Big Bang. Важливі Igualmente — це тонкі сліди на космічному мікрохвильовому фоні, космічна скам’янілість, яка представляє перше світло Всесвіту, що залишилося з того часу, коли космосу було лише 380 000 років.
Implicações для фундаментальної фізики
Фізики Para, які доводять концепцію квантової гравітації, еквівалентні Santo Graal науки. Preencheria розрив між нашим поясненням Всесвіту у величезних космічних масштабах, керованих загальною теорією відносності, і в крихітних масштабах, керованих квантовою фізикою. Durante Десятиліттями вчені шукали єдину теорію, яка працює на обох сторонах.
Afshordi підкреслив, що якщо майбутні спостереження виявлять правильний малюнок первісних гравітаційних хвиль або інших відмітних знаків у космічному мікрохвильовому фоні, це дасть можливість перевірити, чи правильна ця картина раннього Всесвіту. Дослідження являє собою відносно мінімальне розширення теорії Einstein, але воно може внести значний внесок у вирішення глибокої проблеми космічного походження. Наукове співтовариство з інтересом слідкує за наступними кроками цього дослідження, яке може кардинально змінити людське розуміння народження Всесвіту.
