Вы могли слышать, что вселенная расширяется против законов физики. Что же может тому способствовать?
Астрономы всего мира взволнованы, потому что у них нет единого мнения почему вселенная расширяется всё быстрее и быстрее.
Начнем с того, что наша вселенная возникла в результате взрыва крошечной точки, бесконечной плотности и гравитации. Казалось бы, благодаря инерции она разлетелась и должна была остановиться. Но каким-то необъяснимым способом она разлетается всё с большей скоростью.
У нас нет объяснения этому свойству, однако один теоретик предположил, что виною тому новая частица, которая меняет судьбу нашего космоса.
Один из способов измерить скорость расширения, это посмотреть на близлежащие сверхновые. Это довольно сложный процесс, поэтому описывать его в данной статье я не буду.
Так же, существует нечто большее чем взрывающиеся сверхновые. Называется это нечто микроволновым фоном, который так же называется эхом большого взрыва. У нас имеются спутники, задачей которых является картирование этого остаточного излучения. У ученых есть невероятно точные карты этого фона, что позволяет им представить очень точную картину нашей вселенной. Применив эти компоненты вместе с часами и компьютерной моделью, мы можем высчитать какой должна быть скорость, если бы не было никаких фундаментальных изменений. Однако что-то здесь не сходится.
Ученые спорят об этом уже довольно долго и если предположить что измерения правильные, в них чего-то не хватает. Так родилась теория что появился какой-то новый ингредиент, который изменяет скорость расширения. И то, что может проявлять такие свойства мы называем темной энергией. Отличное, как по мне название для чего-то, чего мы не понимаем.
И так, что мы имеем? Мы имеем совершенно необъяснимые события, теперь прибавьте к этому то, что темная энергия по всей видимости меняется. Ученые подозревают, что темная энергия как-то связана с энергией, которая заперта в вакууме самого пространства-времени. Эта энергия исходит от всех «квантовых полей», которые пронизывают вселенную.
В современной квантовой физике каждый отдельный тип частиц связан с собственным полем. Эти поля омывают все пространство-время, и иногда кусочки полей действительно местами возбуждаются, становясь частицами, которые мы знаем и любим - как электроны, кварки и нейтрино. Таким образом, все электроны принадлежат полю электронов, все нейтрино принадлежат полю нейтрино и так далее. Взаимодействие этих полей образует фундаментальную основу для нашего понимания квантового мира. Всё что нужно понимать в квантовой физике - это то что никто её не понимает. Никто. Если мы хотим использовать экзотическую квантовую энергию вакуума пространства-времени для объяснения темной энергии, мы немедленно сталкиваемся с проблемами. Когда мы выполняем очень простые, очень наивные расчеты того, сколько энергии в вакууме имеет место благодаря всем квантовым полям, мы получаем число, которое примерно на 120 порядков больше, чем то, что мы наблюдаем за темной энергией. Упс. С другой стороны, когда мы пытаемся выполнить более сложные вычисления, мы получаем нулевое число. Что также не соответствует измеренному количеству темной энергии. Опять упс.
Так что, не смотря ни на что, нам и вправду очень непросто понять темную энергию. Если меняется она это должно значить что и квантовые поля меняются.
В недавней статье журнала arXiv, физик-теоретик Массимо Цердонио вычислил величину изменения квантовых полей и пришел к выводу что во вселенной есть новая частица.
Эта частица предположительно зародилась на ранних этапах вселенной "скрывалась" на заднем плане, в то время как остальные частицы контролировали направление вселенной. Но теперь настала очередь аксиона...