Podarí sa vedcom odhaliť temnú energiu? Nová štúdia je na stope viac ako storočnej záhady
Autori novej štúdie prinášajú elegantný, ale nekonvenčný spôsob, ako vyriešiť najväčší nesúlad v oblasti astrofyziky.
Temná energia sa radí k jednej z najväčších nevyriešených záhad nášho vesmíru. V rámci novej štúdie sa výskumníci z University of Luxembourg pokúsili odhaliť, ako sa môže viazať na kozmologickú konštantu, ktorú zaviedol Albert Einstein vo svojej teórii relativity.
Vesmír je plný prazvláštnych úkazov, ktoré astronómom bránia v pochopení rozličných fenoménov, s ktorými sa stretávajú na dennej báze. Ak by sme sa pozreli na vesmír ako celok a spočítali všetku hmotu, atómy a molekuly z ktorých sa skladá spolu s inými časticami, zistili by sme, že toto všetko tvorí len zlomok energetickej hustoty vesmíru. Viac ako dve tretiny tvorí záhadná temná energia, o ktorej nevieme nič viac len to, že musí existovať.
Ďalšou záhadou je expanzia vesmíru. Vieme, že sa rozširuje, no astronómovia si lámu hlavu nad tým, prečo priestor expanduje čoraz rýchlejšie. Podľa teórie by tieto dva popísané javy mohli byť prepojené, pretože astronómovia považujú temnú energiu za niečo, čo zrýchlenú expanziu vesmíru poháňa. Zároveň predpokladajú, že záhady temnej energie by mohli prepojiť dve dnes nezlučiteľné teórie, kvantovú teóriu poľa a všeobecnú teóriu relativity.
Teórie síce sľubujú veľké objavy, no v praxi sa astronómom doteraz nepodarilo nájsť niečo, čo by s teóriou reálne sedelo. V rámci novej štúdie sa však dvojica vedcov pokúsila vyriešiť viac ako 100-ročnú záhadu.
„Temná energia vzniká z formúl kvantovej teórie poľa,“ tvrdí profesor Alexandre Tkatchenko, jeden z autorov štúdie.
Tkatchenko ďalej dodáva, že ich nová práca sa pokúša spojiť dokopy kvantovú mechaniku a teóriu relativity. Kvantová mechanika funguje najlepšie v mikroskopickom svete atómov a častíc, no ak chcú vedci popísať správanie kozmických telies, musia použiť teóriu relativity. Problém nastáva aj v opačnom prípade, pretože relativita v mikroskopickom svete jednoducho nefunguje.
Neprehliadnite
Nová teória v kontraste s kvantovou mechanikou vníma aj bezmateriálové polia ako kvantové objekty.
„V tomto ponímaní množstvo vedcov vníma temnú energiu ako vyjadrenie takzvanej vákuovej energie. Tá vzniká neustálym vznikom častíc a antičastíc z prakticky prázdneho priestoru,“ tvrdí Tkatchenko.
Riešenie viac ako storočnej záhady?
V odbore astrofyziky sa tento proces označuje ako vákuové fluktuácie. Ako už bolo spomenuté, častice a antičastice vznikajú z prázdneho priestoru, no zároveň okamžite zanikajú, pretože sa odstránia navzájom. Pritom ale vzniká určité množstvo energie, ktorá sa označuje ako vákuová energia. Tá má svoj význam nielen v kvantovej mechanike, ale aj v teórii relativity. Autori štúdie vysvetľujú, že v Einsteinovej relativite sa manifestuje ako kozmologická konštanta popisujúca expanziu vesmíru.
Kozmologickú konštantu dokážu vedci vyvodiť priamo z experimentov. Dokázali ju napríklad pozorovania z Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu a teleskopu Planck. To je v kontraste s temnou energiou, ktorá existuje len v rámci teórie kvantového poľa.
Problém je, že ak by sme chceli zistiť kozmologickú konštantu cez temnú energiu a kvantové teórie, tá je 10120-krát väčšia, než by mala. Ide o jednu z najväčších nezhôd vo vede.
V rámci štúdie sa vedcom podarilo dokázať, že vákuové fluktuácie vytvárajú polarizáciu vákua, ktorá sa dá nielen vypočítať, ale aj zaznamenať. Autorom sa podarilo vytvoriť elegantný, hoci nekonvenčný prístup k jednej z najväčších záhad vesmíru. Zároveň by týmto prístupom mohli vyriešiť záhadu kozmologickej konštanty.
Tvrdia, že kvantové polia elektrónov a pozitrónov, častice a antičastice, majú malú polarizáciu, ktorú možno odhaliť. V ďalších experimentoch sa o to pokúsia v laboratórnych podmienkach. V ďalších štúdiách môžu vedci skúmať, akými spôsobmi je teória relativity prepojená s kvantovou teóriou poľa.
Komentáre