Kun 20 vuotta sitten tuli selväksi, että maailmankaikkeuden laajeneminen on kiihtymässä, tutkijat esittivät täydellisen, yksinkertaisen ja testattavan selityksen. Mutta kun yhä enemmän kokeellisia ja havainnollisia tietoja saatiin, syy tummaan energiaan - oletettavasti syy tähän kiihtyvyyteen - pysyi vaikeana. Vaikka se on teknisesti ekvivalentti "kosmologiseen vakioon" (tai itse avaruuteen ominaiseen energiaan), sen arvoa ei voida päätellä. Mutta jos muistamme, että tiettyjen ainemuotojen sijoittaminen tyhjään tilaan muuttaa siihen vaikuttavia voimia, on mahdollista, että tumma energia syntyy hyvin yksinkertaisen periaatteen mukaisesti: koska aine sellaisenaan on olemassa universumissamme.
Ryhmäkartta galakseista universumissamme. Näiden rakenteiden läsnäolo voi selittää pimeän energian läsnäolon ja voiman kokonaisuudessaan.
Suurimmalla osalla voimia ja ilmiöitä on alkuperät, jotka on helppo löytää. Kaksi massiivista esinettä kokee painovoiman johtuen siitä, että avaruusaika on vääntynyt aineen ja energian läsnäolon takia. Universumi on laajentunut, koska sillä on oma historiansa muutoksissa maailmankaikkeuden energiatiheydessä ja laajentumisen alkuolosuhteet. Ja kaikki maailmankaikkeuden hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa tietyllä tavalla johtuen kvanttikenttäteoriaan ja vektoribosonien vaihtoon tunnetuista säännöistä. Pienimmistä subatomisista hiukkasista suurimpiin asteikkoihin samat voimat toimivat bosonien ja galaksien ohjaamiseksi.
Vahva vuorovaikutus, joka syntyy "värimuutoksen" läsnäolosta ja gluonien vaihdosta, pitää atomien ytimet yhdessä
Jopa salaperäisimmät ilmiöt ytimessä sisältävät hyvin ymmärrettäviä selityksiä. Emme tiedä, miksi maailmankaikkeudessa on enemmän ainetta kuin antimateriaa, mutta tiedämme myös, että tätä varten tarvittavat olosuhteet - baryoniluvun rikkominen, C- ja CP-rikkomukset - tapahtuvat. Emme tiedä, mikä on tumman aineen luonne, mutta sen yleiset ominaisuudet, missä se sijaitsee ja miten se klusteroituu, ymmärretään hyvin. Emme myöskään tiedä, säilyttävätkö mustat aukot tietoja vai eivät, mutta ymmärrämme näiden esineiden lopullisen ja alkuperäisen tilan, samoin kuin kuinka ne syntyvät ja mitä heidän tapahtumahorisontinsa tapahtuu ajan myötä.
Kuva mustasta reiästä ja sen ympäristöstä, kiihtyvästä ja paisuttavasta lisääntymislevystä. Mustien reikien alku- ja lopputilat voidaan ennustaa hyvin, vaikka tiedon menetystä tai tallentamista ei olisi
Mutta on yksi asia, jota emme ymmärrä ollenkaan: tumma energia. Tietenkin, voimme mitata maailmankaikkeuden kiihtyvyyden ja ymmärtää sen laajuuden tarkasti. Mutta miksi meillä on jopa maailmankaikkeus, jossa ei ole nolla pimeää energiaa? Miksi tyhjässä tilassa, jossa ei ole mitään - ei väliä, ei kaarevuutta, ei säteilyä, ei mitään - on positiivista nollasta poikkeavaa energiaa? Ja miksi tämä energiamäärä, joka oli käsittämättömästi pieni ja täysin näkymätön maailmankaikkeuden historian ensimmäisen miljardin vuoden aikana, alkoi vangita maailmankaikkeutta vasta siihen aikaan, kun maapallo ilmestyi siihen?
Esimerkki protoplanetaarisesta levystä, jossa planeetat ja tasonsimallit muodostuvat, mikä luo aukkoja levyyn. Neljä tai viisi miljardia vuotta sitten, kun aurinkokuntamme oli muodostumassa, tumma energia alkoi samanaikaisesti tarttua maailmankaikkeuden laajenemiseen ja energian tiheyteen
Mainosvideo:
On monia mielenkiintoisia asioita, jotka voimme yhdistää pimeään energiaan ja maailmankaikkeuteen kokonaisuutena. Kvanttikenttien läpäisevä tila on paljon tyhjää. Universumissa ei ole alueita, joihin painovoima-, sähkömagneettiset tai ydinvoimat tunkeutuvat; he ovat kaikkialla. Jos yritämme laskea erilaisten kvantikenttien ns. Tyhjiön odotettavissa olevan arvon (kondensaatin), kohtaamme äärettömän määrän termejä ja voimme kirjoittaa sen vain suunnilleen. Käsittelemme aina likimääräisiä arvoja. Ja sikäli kuin tiedämme, ne eivät ole tasapainossa, ja maailmankaikkeus ei hidasta - se todella kiihtyy. Jotenkin avaruudessa itsessään on vähän nollasta muuta energiaa. Ja tämä energia saa kaukaiset galaksit maailmankaikkeudessa siirtymään pois meistä yhä kasvavalla nopeudella,vaikka hitaasti, mutta jatkuvasti.
Kysymys "miksi?" ei koskaan lakkaa teoreetikoiden kiusaamisesta. Miksi maailmankaikkeus laajenee nopeammin ja nopeammin? Emme voi selittää tämän pimeän energian olemassaoloa missään. Ehkä meillä ei ole juurikaan ymmärrystä itse universumista. On kuitenkin toinen vaihtoehto, josta harvoin harkitaan: ehkä tämän tyhjän tilan ominaisuuden määrää muiden asioiden - kuten aineen - läsnäolo maailmankaikkeudessa.
Ja on syytä uskoa, että tämä on mahdollista, jota kutsutaan Casimir-ilmiöksi. Tunnemme hänet hyvin.
Kuva Casimirin vaikutuksesta ja kuinka levyjen ulkopuolella olevat voimat eroavat niiden välisistä voimista
Mikä on tyhjän tilan sähkömagneettinen voima? Tietenkin nolla. Ilman latauksia, virtauksia ja vuorovaikutusasioita, se on nolla, ei tosissasi. Mutta jos sijoitat kaksi metallilevyä tietylle etäisyydelle niiden väliin ja kysy sitten uudelleen, mikä sähkömagneettinen voima tulee olemaan, se lakkaa olemasta nolla. Koska jotkin kvanttivaihtelujen muodot ovat kiellettyjä levyn rajojen takia, emme vain ennusta, vaan myös mittaamme näiden levyjen välisen nollavoiman, joka syntyy kirjaimellisesti tyhjästä tilasta. Ja mikä on mielenkiintoisinta, kaikilla voimilla, mukaan lukien gravitaatiovoimat, on Casimir-ilmiö.
Kartta yli miljoonasta galaksista maailmankaikkeudessa; jokaisessa pisteessä on erillinen galaksi. Eri värit edustavat etäisyyksiä; punainen - edelleen
Mitä tapahtuu, kun yritämme soveltaa tätä vaikutusta koko maailmankaikkeuteen ja laskea vaikutuksen? Vastaus on yksinkertainen: saamme jotain, joka vastaa jossain muodossa tummaa energiaa, vain - jälleen kerran - eri järjestyksessä. Ja tämä voi johtua siitä, että emme tiedä täysin, mitkä ovat maailmankaikkeuden rajaolosuhteet tai kuinka kvanttigravitaatiovaikutus voidaan laskea oikein.
Universumin kartoittaminen voi olla helpoin osa. On epätodennäköistä, että odotamme havaittua tai kokeellista läpimurtoa, joka johtaa meitä ymmärrykseen tummasta energiasta, maailmankaikkeuden vaikeimmasta voimasta. Saatamme tarvita teoreettisen läpimurron. Ja mahdollisesti se liitetään jäljen poikkeavuuteen, dynaamisen voimakkuuden muutokseen tai jopa lisämittojen jäljitykseen. Olemme vasta äskettäin löytäneet sen vaikeimman salaisuuden selittää. Ehkä ratkaisu on jo tunnetussa fysiikassa.
Ilja Khel