Чи буде Всесвіт розширюватися назавжди або згодом обвалиться на крихітну цяточку?
Документ, опублікований у червні, стверджував, що нескінченне розширення було неможливим згідно з великою теорією фізики.
"Люди дуже сприятливо ставляться до цього, тому що, якщо це правда і виявиться, це було б вражаюче", - сказав Тімм Уорз, фізик Віденського технологічного університету.
Тепер Wrase та його колеги опублікували окреме дослідження, в якому просувається величезна дірка в цьому аргументі, що означає, що всесвітній розширюється Всесвіт поки не може бути виключений.
Темна енергія та космічна експансія
Наш Всесвіт пронизаний величезною невидимою силою, яка, здається, протистоїть гравітації. Фізики називають цю силу темною енергією, і вважається, що вона постійно виштовхує наш Всесвіт назовні.
Але в червні група фізиків опублікувала документ у журналі переддруку arXiv, в якому вказується, що темна енергія змінюється з часом. Це означає, що Всесвіт не буде розширюватися назавжди, але може врешті-решт обрушитися на розмір, який був до Великого вибуху.
Однак майже одразу фізики виявили проблеми з теорією: Кілька незалежних груп згодом опублікували документи, в яких пропонували переглянути допущення. Тепер документ, опублікований 2 жовтня у журналі Physical Review D, припускає, що, як це здається, оригінальна гіпотеза не може бути істинною, оскільки вона не може пояснити існування бозона Хіггса - який ми знаємо, що існує завдяки Великий адронний колайдер, масивний колайдер частинок на кордоні між Францією та Швейцарією.
Проте, маючи трохи теоретичних налаштувань, гіпотеза руйнується всесвіту все ще може бути життєздатною, розповів Wrase, співавтор нового документа "Фізичний огляд D", в ефірі Live Science.
Як ми пояснюємо все, що коли-небудь існувало?
Теорія струн, яку іноді називають теорією всього, є математично елегантною, але експериментально недоведеною основою для об'єднання теорії загальної відносності Ейнштейна з квантовою механікою. Теорія струн припускає, що всі частинки, що складають Всесвіт, насправді не є крапками, а одновимірними струнами, які вібрують - і відмінності в цих коливаннях дозволяють нам бачити одну частинку як фотон, а іншу - як електрон.
Щоб теорія струн була життєздатним поясненням для Всесвіту, вона повинна включати темну енергію.
Уявіть цю темну енергію як кулю в ландшафті гір і долин, які представляють кількість потенційної енергії, яку вона має, - сказав Урас. Якщо куля стоїть на вершині гори, вона може бути нерухомою, але вона може скотитися вниз при найменшому обуренні, таким чином, вона нестабільна. Якщо м'яч сидить у долині, він не змінюється і не рухається, має низьку енергію і мешкає у стабільному Всесвіті, тому що навіть сильний поштовх змусить його відкотитися назад у долину.
Теоретики струн довго вважали, що темна енергія є постійною і незмінною у Всесвіті. Іншими словами, він заглибився в долини між горами, а не котиться з гірських вершин і, таким чином, не змінюється в часі, сказав Урас.
Але здогадка, викладена в червні, говорить про те, що для теорії струн ландшафт не має гір чи долин над рівнем моря. (У цій концепції наш Всесвіт стоїть над рівнем моря - що метафорично позначає точку, в якій темна енергія починає або зводити Всесвіт разом, або штовхати Всесвіт.)
Швидше пейзаж - це невеликий нахил, і кулька темної енергії котиться постійно вниз. "Поки вона котиться вниз, темна енергія стає все меншою і меншою", - сказала Ураза. "Висота кулі відповідає кількості темної енергії у нашому Всесвіті".
У цій теорії темна енергія може врешті пробитися нижче рівня моря і почати зводити Всесвіт назад до своєї форми перед Великим Вибухом.
Але є лише одна проблема, - сказав Wrase.
"Ми показали, що такі нестабільні вершини гір повинні існувати", - сказав він. Це тому, що ми знаємо, що частинка Хіггса існує. І ми експериментально довели, що частинки Хіггса можуть існувати на цих вершинах гір чи "нестабільних всесвітах", і їх можна порушити при найменшому дотику, сказав він.
Складність зі стабільністю всесвітів
Кумрун Вафа, теоретик струн з Гарварду і старший автор доповідної праці з червня, повідомив Live Science в електронному листі, що справді оригінальна гіпотеза має "труднощі з нестабільними всесвітами". Цей новий документ і кілька інших свідчать про цю проблему, додав він. Але є декілька робіт, які пропонують незначні зміни до здогадок, які все-таки дотримуватимуться обмежень, запропонованих Урасом та його командою, сказав він.
Навіть у переглянутій думці "ми не були б у стабільній всесвіті, а навпаки, змінилися б", - сказав Урас. Редакція говорить, що вершини гір можуть існувати, але стабільні долини не можуть, сказав він. (Уявіть форму сідла коня). Зрештою м'яч повинен почати котитися, і темна енергія повинна змінюватися в часі, додав він. Але "якби припущення невірно, то темна енергія могла бути постійною, ми сиділи б у долині між двома горами", і Всесвіт продовжуватиме розширюватися.
Протягом 10–15 років він сподівається, що супутники, які точніше вимірюють розширення Всесвіту, можуть допомогти нам зрозуміти, чи є темна енергія постійною чи змінюється.
Вафа погодився. "Це хвилюючі часи космології, і, сподіваємось, в найближчі кілька років ми побачимо експериментальні докази зміни темної енергії у нашому Всесвіті", - сказав він.
