Nauja kvantinės gravitacijos teorija gali paaiškinti didžiausią kosmologijos galvosūkį, teigia tyrimas
admin
3 min read
Kvantinės gravitacijos teorijos variantas – suvienijimas Kvantinė mechanika ir Einšteino bendrasis reliatyvumas – gali padėti išspręsti vieną didžiausių kosmologijos galvosūkių, rodo nauji tyrimai.
Beveik šimtmetį mokslininkai žinojo, kad visata plečiasi. Tačiau pastaraisiais dešimtmečiais fizikai nustatė, kad įvairių tipų plėtimosi greičio matavimai, vadinami Hablo parametru, sukelia mįslingus neatitikimus.
Siekiant išspręsti šį paradoksą, naujas tyrimas siūlo įtraukti kvantinius efektus į vieną svarbią teoriją, naudojamą plėtimosi greičiui nustatyti.
Susijęs: „Kvantinė gravitacija“ galėtų padėti sujungti kvantinę mechaniką su bendruoju reliatyvumu
„Mes bandėme išspręsti ir paaiškinti Hablo parametro verčių neatitikimą iš dviejų skirtingų žinomų stebėjimų tipų”, – tyrimo bendraautorius. PK SureshHaidarabado universiteto Indijoje fizikos profesorius „Live Science“ pasakojo el. paštu.
Besiplečianti problema
Pirmą kartą visatos plėtimąsi 1929 m. nustatė Edvinas Hablas. Jo stebėjimai su didžiausiu to meto teleskopu atskleidė, kad toliau nuo mūsų esančios galaktikos tolsta didesniu greičiu. Nors Hablas iš pradžių pervertino plėtimosi greitį, vėlesni matavimai patobulino mūsų supratimą ir nustatė, kad dabartinis Hablo parametras yra labai patikimas.
Vėliau, XX amžiuje, astrofizikai pristatė naują metodą plėtimosi greičiui išmatuoti, tiriant kosminį mikrobangų foną, persmelkiantį „papildomą švytėjimą“. Didysis sprogimas.
Tačiau iškilo rimta problema su šiais dviejų tipų matavimais. Tiksliau, taikant naujesnį metodą Hablo parametro vertė buvo beveik 10% mažesnė nei ta, kuri buvo nustatyta iš astronominių tolimų kosminių objektų stebėjimų. Tokie skirtingų matavimų neatitikimai, vadinami Hablo įtampa, rodo galimus mūsų supratimo apie visatos evoliuciją trūkumus.
Tyrime, paskelbtame žurnale Klasikinė ir kvantinė gravitacijaSureshas ir jo kolega iš Haidarabado universiteto B. Anupama pasiūlė sprendimą, kaip suderinti šiuos skirtingus rezultatus. Jie pabrėžė, kad fizikai Hablo parametrą daro netiesiogiai, naudodamiesi mūsų visatos evoliuciniu modeliu, pagrįstu Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija.
Komanda pasisakė už šios teorijos peržiūrą, kad būtų įtraukti kvantiniai efektai. Šie efektai, būdingi pagrindinėms sąveikoms, apima atsitiktinius lauko svyravimus ir spontanišką dalelių susidarymą iš erdvės vakuumo.
Nepaisant mokslininkų gebėjimo integruoti kvantinius efektus į kitų sričių teorijas, kvantinė gravitacija lieka sunkiai suprantama, todėl detalūs skaičiavimai tampa itin sunkūs ar net neįmanomi. Dar blogiau yra tai, kad eksperimentiniams šių poveikių tyrimams reikia pasiekti temperatūrą arba energiją, kuri yra daug kartų didesnė nei pasiekiama laboratorijoje.
Pripažindami šiuos iššūkius, Sureshas ir Anupama sutelkė dėmesį į platų kvantinės gravitacijos poveikį, būdingą daugeliui siūlomų teorijų.
„Mūsų lygtis neturi atsižvelgti į viską, bet tai netrukdo mums eksperimentiškai išbandyti kvantinės gravitacijos ar jos poveikio”, – sakė Sureshas.
Jų teorinis tyrimas atskleidė, kad kvantinių efektų įvertinimas aprašant gravitacinę sąveiką ankstyviausioje Visatos plėtimosi stadijoje, vadinamoje kosmine infliacija, iš tiesų gali pakeisti teorijos prognozes dėl mikrobangų fono savybių šiuo metu, todėl gali atsirasti dviejų tipų Hablo parametrai. matavimai nuoseklūs.
Žinoma, galutines išvadas galima padaryti tik tada, kai yra žinoma visavertė kvantinės gravitacijos teorija, tačiau net ir pirminės išvados teikia vilčių. Be to, ryšys tarp kosminio mikrobangų fono ir kvantinio gravitacinio efekto atveria kelią eksperimentiniam šių efektų tyrimui artimiausioje ateityje, teigė komanda.
„Manoma, kad kvantinė gravitacija vaidina svarbų vaidmenį ankstyvosios visatos dinamikoje; todėl jos poveikį galima stebėti matuojant kosminio mikrobangų fono savybes”, – sakė Sureshas.
„Kai kurios būsimos misijos buvo skirtos šiam tyrimui elektromagnetinis fonas yra labai tikėtinas ir perspektyvus kvantinei gravitacijai išbandyti. … Tai yra daug žadantis pasiūlymas išspręsti ir patvirtinti infliacinius kosmologijos modelius kartu su kvantine gravitacija.
Be to, autoriai teigia, kad kvantinės gravitacijos reiškiniai ankstyvojoje visatoje galėjo suformuoti gravitacinės bangos išmestas per tą laikotarpį. Šių bangų aptikimas būsimose gravitacinių bangų observatorijose galėtų dar labiau apšviesti kvantines gravitacines charakteristikas.
„Įvairių astrofizinių šaltinių gravitacinės bangos buvo stebimos tik kol kas, bet gravitacinės bangos iš ankstyvosios visatos dar nebuvo aptiktos“, – sakė Sureshas. „Tikimės, kad mūsų darbas padės nustatyti teisingą infliacijos modelį ir aptikti pirmines gravitacines bangas su kvantinės gravitacijos ypatybėmis.
