En ny förklaring av den mörka energin: fel fråga

När det är 20 år sedan det blev klart att Universums expansion accelererar, presenterade forskare allt detta, en enkel och kontrollerbar förklaring. Men så fort han fått mer och mer data från experiment och observationer, orsaken till att förekomsten av mörk energi är förmodligen orsaken till denna ökning varit svårfångade. Även om det tekniskt är det likvärdigt med att den "kosmologiska konstant" (eller inneboende energi till rymden), det finns inget sätt att härleda dess värde. Men om du kommer ihåg att placeringen av vissa former av materia i en tom rymd för att ändra de krafter som verkar på denna fråga, kanske den mörka energin uppstår på en mycket enkel princip: eftersom vårt Universum i all materia existerar som sådan.

Karta kluster av galaxer i vårt Universum. Förekomsten av dessa strukturer kan förklara förekomsten och styrkan av mörk energi är helt

De flesta av de krafter och fenomen som har rötter som är lätt att upptäcka. Två massiva objekt upplever den gravitationella kraft på grund av det faktum att rumtiden är krökt på grund av närvaron av materia och energi. Universum utvidgas, eftersom den har sin egen historia av förändringar av energi-densitet i Universum och de ursprungliga villkoren för expansion. Och alla partiklar i Universum samverkar på ett visst sätt på grund av de välkända reglerna för kvantfältteori och utbyte av vektor-bosoner. Från den minsta subatomära partiklar till största skalor är samma krafter som rör sig partiklar och galaxer.

den Starka växelverkan, som visas på grund av närvaron av "shift färger" och utbyte av gluoner, har kärnan av atomer tillsammans

Även de mest mystiska fenomen i grunden butik förklaringar, som är väl förstått. Vi vet inte varför Universum har mer materia än antimateria, men vi vet att de villkor som vi behöver detta för att vara en kränkning av den baryontal, C och CP kränkningar äger rum. Vi vet inte vad som är den typ av mörk materia, men dess Generella egenskaper, där är det, och vad är att vara samlade, allt detta är väl förstått. Vi vet inte, svarta hål bevara information, men vi förstår den slutliga och ursprungliga tillståndet av dessa objekt, och också hur de är födda och vad som händer med deras event horisonter med tid.

Illustration av ett svart hål och dess miljö, och påskynda blåsa av disk tillskott. Den första och den slutliga tillstånd av svarta hål kan vara väl förväntat, även om förlusten eller bevarande av information ingen

Men det är en sak som vi inte förstår mörk energi. Naturligtvis kan vi mäta accelerationen av Universum och exakt förstå dess värde. Men varför gör vi även har ett universum med en icke-noll värde av mörk energi? Varför tomt utrymme där ingenting – det spelar ingen roll, ingen böjning, ingen strålning, inget, – har en positiv noll energi? Och varför är den mängd energi som var obegripligt små och helt osynlig under den första miljarder år av historia i Universum, i början av Universum att bara fånga ögonblicket av utseendet i det av Jorden?

illustration av en protoplanetary disk där planeter bildas och planetesimaler, som utgör brister i disken. Fyra eller fem miljarder år sedan, som bildas när vårt solsystem, mörk energi vid samma tid började fånga expansion av Universum och energi densitet

Det finns en hel del intressanta saker som vi kan associera med den mörka energin och Universum som helhet. Det är mycket tomt utrymme som genomsyrar quantum field. Det fanns inga områden i Universum där föremål har trängt in gravitationen, elektromagnetisk eller nukleära interaktion, de är överallt. Om vi försöker beräkna en så kallad vakuum förväntade värdet (kondensat) av olika quantum fält, vi står inför ett oändligt antal medlemmar och kommer att kunna spela in det endast ca. Vi kommer alltid att ha att göra med approximationer. Och så vitt vi vet, de är inte balanserad, och universum är inte saktar ner – att det verkligen har tagit fart. På något sätt utrymme är en liten icke-noll energi. Och denna energi orsakar avlägsna galaxerna i Universum bort från oss med ständigt ökande hastighet, om än långsamt, men ständigt.

Frågan "varför?" inte att upphöra att plåga teoretiker. Varför universum expanderar snabbare? Vi kan inte förklara förekomsten av denna mörka energi. Kanske förstår vi inte Universum i sig själv. Det finns dock ett annat alternativ som vi sällan tänker: kanske denna fastighet tomt utrymme bestäms av närvaron av andra saker, som att materia i Universum.

Det finns anledning att tro att det är möjligt, som kallas Casimir-effekten. Det är väl känt för oss.

Illustration av Casimir-effekten och hur krafter utanför plattorna skiljer sig från krafter mellan dem.

Vad är den elektromagnetiska kraften i den tomma rymden? Noll, naturligtvis. I avsaknad av avgifter, strömmar och fråga för att interagera, det kommer att vara noll, jag skojar inte. Men om du placerar två metallplattor med ett visst avstånd mellan sig, och då frågar igen, vad kommer att vara den elektromagnetiska kraften, den kommer att upphöra att vara noll. På grund av det faktum att vissa mode kvantmekaniska fluktuationer är förbjudet på grund av de avgränsningar av plattan, vi är inte bara förutsägbar, men också mäta en icke-noll kraft mellan plattorna, som härrör från praktiskt taget tomma rymden. Och mest intressant, alla krafter, inklusive gravitation, för att visa effektCasimir.

Karta mer än en miljon galaxer i Universum, där varje punkt är en egen galax. Olika färg mean avstånd; röd –

Vad händer när vi försöker tillämpa denna effekt för hela Universum och beräkna effekten? Svaret är enkelt: vi får något i någon form motsvarar den mörka energin, men – återigen – i en annan ordning. Och kan det vara det faktum att vi inte vet fullt ut vad som är randvillkor av Universum, eller hur man beräknar quantum-gravitationella effekt.

Kartläggningen av Universum kan vara den enkla biten. Vi kan knappt vänta på observerade eller experimentell genombrott, som kommer att leda oss att förstå den mörka energin, den mest svårfångade krafter i Universum. Vi kan behöva ett teoretiskt genombrott. Och kanske kommer han att vara associerade med spår anomali, en förändring i ett dynamiskt värde eller ens ett spår av extra dimensioner. Vi bara nyligen fann det mest svårt att förklara hemligheten. Kanske lösningen kommer att ligga i redan känd fysik.