Ученые из Брауновского университета в США предложили решение одной из крупнейших проблем современной физики, связанной с космологической константой — значением, которое описывает энергию ускоренного расширения Вселенной. Исследователи нашли математическое объяснение того, почему реальный показатель расширения не совпадает с предсказаниями квантовой теории. Об этом 19 июня сообщил журнал Science Daily (SD).
Согласно квантовой полевой теории, пустое пространство наполнено квантовыми флуктуациями, которые должны генерировать огромный объем энергии. Расчеты показывают, что из-за этого космологическая константа должна стремиться к бесконечности. Однако на практике ее значение оказывается несопоставимо малым по сравнению с теоретическими прогнозами.
Стефон Александр, соавтор исследования и профессор физики в Брауновском университете
Мы показали, что если пространство-время обладает такой нетривиальной топологией, то это решает одну из самых серьезных проблем космологической постоянной. Все квантовые возмущения, которые должны были бы резко увеличить значение космологической постоянной, инертны благодаря этой топологии, которая сохраняет значение постоянной стабильным.
В своей работе команда физиков обнаружила математическую связь между квантовой гравитацией и квантовым эффектом Холла, который наблюдается в физике конденсированного состояния. В этом эффекте электрическая проводимость принимает сверхточные значения, оставаясь стабильной даже при наличии дефектов в материале. Такая устойчивость обеспечивается топологией — разделом математики, изучающим структуру системы.
Исследователи утверждают, что аналогичные процессы происходят в состоянии Черна — Саймонса — Кодамы, которое рассматривается как основное состояние квантовой гравитации. Подобно тому как топология фиксирует напряжение в эффекте Холла, структура пространства-времени может фиксировать и защищать космологическую константу от квантовых флуктуаций.
По словам доцента Аарона Хуэй, квантование электрической проводимости в эффекте Холла имеет аналог в космологической константе. Он отметил, что по топологическим причинам она также оказывается квантованной». Также ученый добавил, что в теории существуют ограничения, которые заставляют космологическую константу принимать строго определенные значения.
Справка «Известий»
Космологическая константа была впервые введена Альбертом Эйнштейном в уравнения общей теории относительности для поддержания модели статичной Вселенной. В 1929 году после открытия расширения Вселенной Эдвином Хабблом Эйнштейн исключил этот термин, назвав его своей «величайшей ошибкой». Интерес к константе вернулся в 1998 году, когда астрономы обнаружили, что расширение космоса происходит с ускорением и требует объяснения с точки зрения физики.
Журнал Universe Today 7 июня рассказал о происхождении загадочных космических сигналов. В ходе исследования ученые смогли идентифицировать двойную звездную систему ASKAP J1745−5051, которая состоит из белого и красного карликов. Согласно публикации, в процессе аккреции возникают мощные всплески радиоволн и рентгеновского излучения, повторяющиеся каждые 1,4 часа.