"Einstein'ın en büyük hatası" sonunda düzeltilebilir
Kozmolojik sabit, yüzyılı aşkın süredir fizikçileri şaşırttı.
Örnek: Galaksinin eğimli uzay-zaman yapısının (yeşil) ve karanlık enerjinin (mor) yumuşatıcı etkisi (yerçekiminin etkisine hakim)
Fizikte temel bir problem var.
Kozmolojik sabit olarak adlandırılan bir sayı, kuantum mekaniğinin mikroskobik dünyasını Einstein'ın genel görelilik teorisinin makroskobik dünyasına bağlar. Bununla birlikte, her iki teori de belirli değerleri üzerinde bir fikir birliğine varamaz.
Aslında, bu sabitin gözlemlenen değeri ile teorik olarak tahmin edilen değer arasında büyük bir fark vardır, bu nedenle yaygın olarak fizik tarihindeki en kötü tahmin olarak kabul edilir. Farklılıkları çözmek, bu yüzyılda teorik fiziğin en önemli amacı olabilir.
İsviçre, Cenevre Üniversitesi'nde teorik fizik profesörü olan Lucas Lombriser, gözlemlerine çok yakın olan kozmolojik sabitin değerini bulmak için Einstein'ın yerçekimi denklemini değerlendirmek için yeni bir yöntem önerdi. Metodunu çevrimiçi olarak Physics Letters B dergisinde yayınladı.
Einstein'ın en büyük hatası nasıl karanlık enerji oldu
Kozmolojik sabit hakkındaki hikaye, bir asırdan daha uzun bir süre önce, Einstein'ın genel görelilik teorisinin çerçevesi haline gelen bir dizi denklem önermesiyle başladı ve bu denklem şimdi Einstein alan denklemi olarak adlandırıldı. Bu denklemler, maddenin ve enerjinin yerçekimini üretmek için uzay ve zamanın yapısını nasıl bozduğunu açıklar. O sırada Einstein ve gökbilimciler, evrenin büyüklüğünün sabit olduğu ve galaksiler arasındaki genel uzayın değişmediği konusunda anlaştılar. Ancak Einstein genel göreliliği tüm evrene uyguladığında, teorisi dengesiz bir evrenin genişleyebileceğini veya daralabileceğini öngördü. Einstein, evreni sabit durmaya zorlamak için kozmolojik sabiti ekledi.
Yaklaşık on yıl sonra, başka bir fizikçi Edwin Hubble, evrenimizin durağan olmadığını, genişlediğini keşfetti. Uzak galaksilerden gelen ışık, hepsinin birbirinden uzak olduğunu gösteriyor. Bu keşif, Einstein'ı alan denklemlerindeki kozmolojik sabiti terk etmeye ikna etti, çünkü artık genişleyen bir evreni açıklamaya gerek kalmadı. Fizik tarihi şu şekilde yayıldı: Einstein daha sonra kozmolojik sabiti tanıtmasının en büyük hatası olabileceğini kabul etti.
1998'de, uzaktaki süpernovaların gözlemleri, evrenin yalnızca genişlemekte değil, aynı zamanda hızlandığını da gösterdi. Galaksiler, sanki bilinmeyen bir kuvvet yerçekimini yeniyor ve bu galaksileri uzaklaştırıyormuş gibi birbirlerinden uzaklaşıyorlar. Fizikçiler bu gizemli fenomeni karanlık enerji olarak adlandırıyor, çünkü gerçek doğası hala bir gizem.
İronik bir şekilde, fizikçiler karanlık enerjiyi açıklamak için bir kez daha kozmolojik sabiti Einstein'ın alan denklemlerine yeniden dahil ettiler. Mevcut standart kozmoloji modelinde, yani CDM'de (Lambda CDM), kozmolojik sabit karanlık enerji ile değiştirilebilir. Gökbilimciler, uzaktaki süpernova gözlemlerine ve kozmik mikrodalga arka planındaki dalgalanmalara dayanarak değeri bile tahmin ediyorlar. Bu değer çok küçük olmasına rağmen (metrekare başına 10 ^ -52 mertebesinde), tüm evren perspektifinden bakıldığında, önemi uzayın hızlandırılmış genişlemesini açıklamak için yeterlidir.
Rembrandt, "Bu kozmolojik sabit (veya karanlık enerji) şu anda evrenin enerjisinin yaklaşık% 70'ini oluşturmaktadır. Bu, evrenin gözlemlenen hızlandırılmış genişlemesinden çıkarabileceğimiz şeydir. Ancak, bu sabit henüz anlaşılabilir değil." Dedi. "İnsanlar bunu açıklamaya çalıştılar, ancak başarısız oldular ve evreni nasıl anladığımıza dair temel şeyler eksik görünüyor. Bu sorunu ortaya çıkarmak modern fiziğin ana araştırma alanlarından biridir. Genellikle bu sorunu çözmesi beklenir. Bizi daha temel bir fizik anlayışına götürebilir. "
Fizik tarihindeki en kötü teorik tahmin
Kozmolojik sabitin, fizikçilerin "vakum enerjisi" dediği şeyi temsil ettiği düşünülmektedir. Kuantum alan teorisi, tamamen boş bir vakum uzayında bile, sanal parçacıkların aniden ortaya çıkıp yok edileceğine ve enerji üreteceğine işaret ediyor.Bu, saçma bir ifade gibi görünüyor, ama gerçekten de deneylerle gözlemlendi. Fizikçiler kozmolojik sabite katkısını hesaplamaya çalıştıklarında bir sorun ortaya çıktı. Elde ettikleri sonuçlar, tüm fizikteki teori ve deney arasındaki en büyük fark olan inanılmaz bir 10 ^ 121 (yani 10'un ardından 120 sıfır) gözlemlerinden farklıydı.
Bu fark, bazı fizikçilerin Einstein'ın orijinal yerçekimi denkleminden şüphe duymasına neden oluyor. Hatta bazıları alternatif yerçekimi modelleri önerdi. Bununla birlikte, lazer interferometre Yerçekimsel Dalga Gözlemevi (LIGO), yalnızca genel göreliliği güçlendiren ve diğer birçok alternatif teoriyi dışlayan yerçekimi dalgaları için daha fazla kanıt sağladı. Bu nedenle Rembrandt yerçekimini yeniden düşünmedi, ancak bu kozmik sorunu çözmek için farklı bir yöntem benimsedi.
Rembrandt, "Önerdiğim mekanizma Einstein'ın alan denklemlerini değiştirmeyecek," dedi. Bunun yerine, "Einstein'ın alan denklemine ek bir denklem ekler."
Nesneler arasındaki çekim kuvvetinin büyüklüğünü tanımlayan yerçekimi sabiti, ilk olarak Isaac Newton'un kütleçekim yasasında kullanıldı ve şimdi Einstein'ın alan denklemlerinin önemli bir parçası. Fiziğin temel sabitlerinden biri olarak kabul edilir ve evrenin yaratılışından bu yana hiç değişmemiştir. Rembrandt, sabitin değiştirilebileceği konusunda çarpıcı bir varsayımda bulundu.
Rembrandt'ın genel görelilik modifikasyonunda, kütleçekim sabiti gözlemlenebilir evrenimizde aynı kalır, ancak bu aralığın ötesinde değişebilir. Göremediğimiz kozmik kabilelerin olabileceği ve farklı temel sabit değerlere sahip oldukları çok evrenli bir senaryo önerdi.
Yerçekimindeki bu değişiklik Rembrisser'a, kozmolojik sabiti zaman ve uzay boyunca ortalama madde toplamı ile ilişkilendiren ek bir denklem sağlar. Evrendeki tüm galaksilerin, yıldızların ve karanlık maddenin tahmini kütlelerini göz önünde bulundurduktan sonra, yeni denklemi çözerek yeni bir kozmolojik sabit değeri elde edebilir - gözlenen değere çok yakın bir değer.
Evrenin karanlık maddeden oluşan bir bölümünü ifade etmek için yeni bir () parametresi kullandı ve evrenin yaklaşık% 74 oranında karanlık enerjiden oluştuğunu buldu. Bu sayı, gözlemlenen% 68,5 tahmine çok yakın - kuantum alan teorisi tarafından hesaplanan devasa boşluğu büyük ölçüde iyileştiriyor.
Rembrandt'ın çerçevesi kozmolojik sabit problemini çözebilse de, şu anda bir test yöntemi bulunmamaktadır. Ancak gelecekte, diğer teorik deneyler onun denklemlerini doğrularsa, karanlık enerji anlayışımızın büyük bir sıçrama yaptığı ve evrenin diğer gizemlerini çözmek için araçlar sağladığı anlamına gelebilir.
Referans
1. Wikipedia Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
çeviri: yolculuk
yazar: Tim Childers
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
