Naujoji Didžiojo sprogimo teorija turi „vaiduoklių“: Visatos pradžioje gravitacijos nebuvo

Mokslininkai pasiūlė naują idėją, kaip suvienyti kvantinę mechaniką ir gravitaciją. Jų teigimu, tai gali padėti suprasti pačias ankstyviausias Visatos gyvavimo akimirkas. Šią teoriją bus galima patikrinti artimiausioje ateityje, nors ji ir turi savų „vaiduoklių“.

Einšteino teorija Didžiajam sprogimui netinka

Kvantinė mechanika geriausiai aprašo Visatą atominiame ir subatominiame lygmenyse. Tuo tarpu Einšteino bendroji santykinumo teorija yra geriausia gravitacijos teorija, aprašanti Visatą dideliais mastais. Kaip parodė Einšteinas, gravitacija nėra jėga, o erdvėlaikio išsikreivinimo rezultatas dėl masę turinčių objektų. Tačiau šios dvi teorijos sunkiai dera tarpusavyje, o viena didžiausių fizikų problemų yra jų sujungimas į vieningą teoriją, aprašančią Visatą visais masteliais vienu metu.

Tyrimo autorių teigimu, bendroji santykinumo teorija nustoja veikti esant itin aukštai energijai, kuri egzistavo Didžiojo sprogimo momentu, kai gimė Visata. Santykinumo teorijos lygtys veikia tik tam tikrame energijų ir mastelių diapazone. Kai tik fizikai bando jas pritaikyti Didžiajam sprogimui, teorija nustoja veikti.

Problema slypi singuliarumo susidaryme. Nuliniu laiko momentu materijos tankis ir erdvėlaikio kreivumas siekia begalybę. Tokiomis sąlygomis fizikos dėsniai praranda nuspėjamąją galią, o skaičiavimai pateikia nelogiškus atsakymus.

Pagrindiniu būdu šiai problemai sušvelninti išliko Aleksejaus Starobinskio infliacinis modelis. Norėdami aprašyti ankstyvosios Visatos pradinio plėtimosi laikotarpį, fizikai prie Einšteino lygčių pridėdavo papildomus parametrus – kvadratines pataisas, kur erdvės kreivumas keliamas kvadratu. Tačiau konfliktas tarp kvantinės mechanikos ir santykinumo teorijos liko neišspręstas.

Nauja Didžiojo sprogimo teorija: kvadratinė gravitacija

Dabar fizikai pasiūlė visiškai naują požiūrį. Jie pateikė hipotezę, pagal kurią bendrosios santykinumo teorijos singuliarumo problema išsprendžiama visiškai atsisakant gravitacijos Didžiojo sprogimo momentu. Tyrimo autoriai pasinaudojo idėja, žinoma kaip kvadratinė gravitacija, kurią 1977 metais pirmą kartą pasiūlė fizikas Kelloggas Stelle. Pagal šią hipotezę, su begalybėmis, atsirandančiomis esant aukštai energijai, galima susidoroti priverčiant erdvėlaikį elgtis labiau kaip elektromagnetinį lauką.

Mokslininkai daro prielaidą, kad Didžiojo sprogimo momentu mums įprastos gravitacijos, kuri priklauso nuo erdvėlaikio kreivumo, nebuvo. Erdvės dinamiką lėmė išskirtinai kvantinės kvadratinės gravitacijos dėsniai. Dėl sąveikų nebuvimo esant begalinei energijai, begalybės, kurios sugriauna bendrąją santykinumo teoriją, tiesiog neatsiranda. Sistema išlieka stabili, o kvantinės kvadratinės gravitacijos lygtys gali detaliai aprašyti erdvės būseną Didžiojo sprogimo momentu.

Fizikai mano, kad naudojant kvadratinę gravitaciją, pradinis Visatos plėtimasis gali atsirasti natūraliu būdu.

„Užuot pridėję naujų elementų prie Einšteino teorijos, mes nustatėme, kad greitas Visatos plėtimasis atsiranda natūraliai, kai tik į gravitaciją žvelgiama taip, kad ji išlieka nekintanti esant itin aukštai energijai“, – sako mokslininkai.

Šią hipotezę reikia patikrinti, ir mokslininkai mano, kad tai bus galima padaryti artimiausioje ateityje. Jei hipotezė teisinga, turi egzistuoti pirminės gravitacinės bangos, kurias gali užfiksuoti detektoriai Žemėje.

Naujos Didžiojo sprogimo teorijos „vaiduokliai“

Tačiau ši hipotezė turi problemų – „vaiduoklių“, tai yra neapčiuopiamų dalelių. Kvadratinės gravitacijos teorija numato kelių naujų dalelių egzistavimą, įskaitant masės neturintį gravitoną ir papildomą skaliarinį bozoną, taip pat masyvią dalelę-vaiduoklį su neigiama energija ir net neigiamomis tikimybėmis, kurių neįmanoma paaiškinti.

Šaltinis: focus.ua