Космічна загадка

Космічна загадка
У кожній порції “нічого” є “щось”. Можна було б сподіватися, що якби з незаповненого простору ми усунули всі планети, зірки й галактики, то дістали б досконалу порожнечу. Та це неправда. Насправді ми б побачили динамічну сцену, де частинки оживають і майже відразу зникають – пише Клара Московіц у журналі Scientific American.

Теорія, що описує світ у найменших масштабах – квантова механіка,– не допускає існування “нічого”. Енергія ніде й ніколи не може ідеально дорівнювати нулю: скрізь є якісь хвилі. З таких хвиль можуть виникати “віртуальні” частинки, а конкретно пари, що складаються з частинок та їхніх античастинок, які анігілюють і зникають так швидко, як і з’явилися. Хоч цей процес може видаватися дивним, експерименти продемонстрували справжні наслідки діяльності віртуальних частинок. Одне з багатьох спостережень, що підтверджує існування віртуальних частинок, було проведене в акселераторах вимірювання маси бозона Z. Вона дещо відхилялася від своєї канонічної вартості, оскільки іноді бозон Z перетворювався на віртуальний верхній кварк. 

Ефектом діяльності тих частинок, що з’являються раптово і зникають у небуття, є “енергія порожнечі”, яка наповнює космос і штовхає сам простір. Це є найбільш вірогідним поясненням темної енергії, через яку Всесвіт замість того, щоб залишатися статичним або повільно розширюватися, з кожною миттю все більше прискорюється. 

Проблема з енергією порожнечі полягає в тому, що її надто мало. Коли науковці вперше почали розглядати цю концепцію, то підрахували, що така енергія мусить бути величезною: Всесвіт розширювався б так бурхливо і швидко, що жодні зірки чи галактики не могли б виникати. Оскільки, найімовірніше, це неправда, енергія порожнечі у Всесвіті мала б бути дуже малою – у 120 разів меншою, ніж передбачає квантова теорія. Це ніби щось, що насправді важить п’ять кілограмів, мало б важити п’ять кілограмів зі 120 додатковими нулями коло п’ятірки. Ця розбіжність схилила деяких вчених називати енергію порожнечі “найгіршим теоретичним припущенням в історії фізики”. 

Вважають, що енергія порожнечі є головним складником космологічної константи – математичного елемента, що проявляється в рівняннях загальної теорії відносності. Величезну розбіжність між передбачуваною вартістю енергії порожнечі й виміряною вартістю часто називають проблемою космологічної константи. “Її заведено вважати однією з найбільш незручних і важких проблем сучасної теоретичної фізики, – каже Антоніо Паділла, фізик із Ноттінгемського університету, що в Англії, який намагається її розкусити вже 15 років. – Вона підказує, що нашому знанню чогось бракує. Мене це захоплює – то чому я не мав би над цим працювати?”.

Загадка привабила одних із найбільших умів фізикиі породила масу ідей, як її розв’язати. Торік під час лекції на факультеті фізики в Університеті Брауна фізик із Нью-Йоркського університету Грегорі Габададзе витратив годину, щоб коротко викласти усі концепції, що їх до того висунули теоретики. Після виступу один зі слухачів запитав його, яка з версій подобається саме йому. “Жодна”, – відповів Габададзе. Бо всі надто “радикальні”, всі вимагають “відкинути святі принципи”. 

Але є фізики, які твердять, що деякі нові теоретичні праці з цієї сфери є захопливими. Поступ у точних лабораторних дослідженнях, що вивчають гравітацію, а також поява астрономії гравітаційних хвиль дають надію, що деякі із запропонованих розв’язань проблеми можна буде піддати експериментальним тестам чи принаймні відкинути.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *


З ЦИМ МАТЕРІАЛОМ ЧИТАЮТЬ


Мандрівні фотони Ножиці для ДНК