Le fluttuazioni dello spazio e del tempo: richiesto una nuova spiegazione dell'energia oscura

Nel nuovo studio, gli scienziati della University of British Columbia hanno ipotizzato che l'Universo si espande a causa di fluttuazioni di spazio e di tempo. Al momento intorno alla misteriosa energia oscura сгрудилось molto intricate teorie. La nuova ricerca potrebbe portare a una migliore comprensione dell'energia oscura. Con la fine del 1920 gli astronomi sapevano che l'Universo è in grado di estensione. Originariamente predetta dalla teoria generale della relatività di Einstein, questo paradigma ha portato alla più ampia adottato un modello cosmologico — la teoria del Big Bang. Tuttavia, negli anni '90 la situazione è diventata un po' confusa, in quanto i più recenti osservazioni hanno dimostrato che l'Universo si espande con la sempre crescente velocità.

Tutto questo ha portato alla nascita della teoria dell'energia oscura, invisibile forza misteriosa che spinge l'estensione dello spazio. Come la materia oscura, di cui spiegano «la massa mancante», l'energia oscura è diventato il santo Graal di studiosi che hanno cercato di spiegare il suo, di trovare, o almeno creare un adeguato framework teorico per lei. Un nuovo studio dell'Università della British Columbia dice che l'espansione dell'Universo può essere associato con vuoti nello spazio e nel tempo.

Questo studio, recentemente pubblicato sulla rivista Physical Review D, è stato condotto sotto la guida di Цинди Wong, dottorando del dipartimento di fisica e astronomia a UBC. Sotto la guida del professor William Unruh (lo stesso che ha proposto l'effetto Unruh) e con l'aiuto di Zhen Zhu (un altro dottorando UBC), si sono gettati sull'energia oscura nuovo look.

La Squadra ha iniziato con l'esame di incongruenze derivanti da due principali teorie, che insieme spiegano tutti i fenomeni della natura dell'Universo. Queste teorie non sono altro che, come la teoria della relatività generale e la meccanica quantistica — spiega come l'Universo si comporta su più larga scala (stelle, galassie, ammassi) e minimi (particelle subatomiche).

Purtroppo, due di queste teorie incompatibili, quando si tratta di un piccolo вопросика, conosciuta come la gravità. Gli scienziati stanno ancora cercando di spiegare dal punto di vista della meccanica quantistica. L'esistenza dell'energia oscura e l'espansione dell'Universo — un altro punto di disaccordo. In primo luogo, il master teoria come l'energia del vuoto, che rappresentano più popolari spiegazione di energia oscura, che hanno gravi incongruenze.

Secondo la meccanica quantistica, l'energia del vuoto deve avere un incredibilmente grande densità di energia. Ma se è così, allora la teoria della relatività generale emerge che questa energia deve avere incredibilmente forte effetto gravitazionale, che sarebbe sufficiente per l'Universo è esploso in termini di dimensioni.

«il Problema è — ha detto il professor Unruh, — che qualsiasi ingenuo calcolare l'energia del vuoto genera un enorme valore. Supponendo che ci sia un limite di densità di energia che non superi di molto планковскую densità di energia (circa 10⁹⁵ J/m³), allora si può determinare la costante di Hubble — il lasso di tempo in cui l'Universo è circa raddoppiato in termini di dimensioni — 10^-44 secondi. Si scopre l'approccio tipico è quello di assumere un certo declino di questa grandezza, per un vero e proprio ritmo di espansione pari a 10 miliardi di anni. Ma questo «po ' » piuttosto misterioso, e nessuno ha offerto anche a metà convincente meccanismo».

Mentre altri studiosi hanno cercato di modificare la teoria generale della relatività e la meccanica quantistica, per risolvere queste incongruenze, Wong e colleghi hanno cercato un altro modo.

«la ricerca Precedente o hanno cercato di modificare la meccanica quantistica, per rendere l'energia del vuoto è inferiore o modificare OTO, per la gravità уравновешивала l'energia del vuoto. Ma la meccanica quantistica e RELATIVITÀ — due di maggior successo teorie che descrivono il funzionamento dell'Universo. Invece di cercare di modificare la meccanica quantistica o OTO, crediamo che in primo luogo bisogno di meglio. Siamo seri, a maggior densità di energia del vuoto, preveduta la meccanica quantistica, e solo facendo il suo in OTO, non modificando nulla».

Come parte della sua ricerca Wong e colleghi hanno prodotto i nuovi calcoli di energia del vuoto, tenendo conto di elevato preannunciata densità di energia. Poi hanno esaminato la possibilità che i più piccoli scala — in miliardi di volte meno di elettroni — tessuto dello spazio-tempo soggetta selvaggio флуктуациям, oscillante in ogni punto tra espansione e contrazione.

Come dondolo avanti e indietro, queste variazioni portano al fatto che l'Universo si espande lentamente, ma con velocità crescente. Dopo aver fatto i suoi calcoli hanno sottolineato che questa spiegazione è coerente con la presenza quantistica del vuoto di densità di energia, e con OTO. Inoltre, tutto questo è coerente con il fatto che gli scienziati osservano da quasi un secolo.

«i Nostri calcoli hanno dimostrato che l'Universo ai più piccoli scala davvero si espande e si contrae con assurdamente grande velocità. Ma su larga scala per una media di piccole proporzioni, la fisica non si accorgono di questa «schiuma quantistica». Ha un piccolo residuo effetto di creare una costante cosmologica (effetto dell'energia oscura). In un certo senso è simile alle onde del mare che si muovono come se l'oceano è elegante, ma in realtà sappiamo che sotto questo immaginario semplicità si nasconde frenetica danza di atomi che compongono l'acqua e le onde hanno una media di queste fluttuazioni, quindi la superficie è liscia».

A differenza diteorie contrastanti dell'Universo, in cui le varie forze, i gestori di questa conoscenza, non possono vivere in pace e deve annullare l'un l'altro, in un quadro di Wong e colleghi l'Universo è in continuo movimento. Effetti di energia di vuoto взаимоисключаются, con la conseguente espansione e l'accelerazione che stiamo vedendo tutto questo tempo.

Anche se è troppo presto per dire qualcosa di certo, di questa immagine высокодинамичной dell'Universo (anche in grande scala) può capovolgere la nostra comprensione dello spazio-tempo. Almeno queste conclusioni teoriche necessariamente stimolare il dibattito nella comunità scientifica, ma anche di esperimenti, che dovranno offrire la prova diretta. E questo, per quanto ne sappiamo, l'unico modo per capire l'Universo, passo per passo.