A kvantumgravitáció megoldhatja a kozmológia legnagyobb rejtélyét
Egy új tanulmány szerint a kvantumgravitáció segíthet megfejteni a világegyetem fő rejtvényét.
A 20. század elején úgy gondolták, a fizika mint tudományág gyakorlatilag kész van. A newtoni szabályrendszerben csak két apró nüánszot kellett megoldani: a nagyon nagy dolgok fizikáját, és a nagyon kicsit dolgokét.
A mindenség elmélete
Csakhogy ez a két terület távolról sem bizonyult olyan egyszerűnek, sőt, tanulmányozásuk a fizika teljesen új irányzatait nyitotta meg: az Einstein féle relativitást, valamint a kvantummechanikát.
Ráadásul, ami a legnagyobb probléma, hogy ez a két furcsa, de megalapozott irányzat a newtoni modellel is csak erőltetve fér össze, egymással viszont egyáltalán nem. A fizika a mindenség elméletének nevezi az egyenletet, amely a teljes univerzum működésének szabályrendszerét egyesíti. Bármennyire is elemi ez az egyenlet a tudomány szempontjából, a mai napig nem sikerült megfejteni, írja a Space.com. Olyan korszakalkotó zseniknek is beletört a bicskája, mint a már említett Einstein vagy Stephen Hawking.
A kvantumgravitáció lehet a híd?
A kvantumgravitáció új elmélete megpróbálja egyesíteni a kvantumfizikát az Einstein-féle relativitáselmélettel. Egy új kutatás szerint ráadásul a kvantumgravitáció elméletének egy variációja segíthet a kozmológia egyik legnagyobb rejtvényének megoldásában.
A tudósok közel egy évszázada tudják, hogy az univerzum tágul. De az elmúlt évtizedekben a fizikusok azt találták, hogy a tágulási sebesség különböző típusú mérései – úgynevezett Hubble-paraméterek – rejtélyes következetlenségeket mutatnak.
Egy apróságot kihagytak
Szó szerint. Ennek a paradoxonnak a feloldására egy új tanulmány azt javasolja, hogy a kvantumhatásokat vegyék bele a tágulási sebesség meghatározására használt egyik kiemelkedő elméletbe.
„Megpróbáltuk feloldani és megmagyarázni a Hubble-paraméter értékei közötti eltérést két különböző típusú megfigyelésből” – tette hozzá a tanulmány társszerzője, P.K. Suresh, az indiai Hyderabad Egyetem fizikaprofesszora e-mailben nyilatkozott a Live Science-nek.
A tágulás problémája
Az univerzum tágulását először Edwin Hubble azonosította 1929-ben. Az akkori legnagyobb távcsővel végzett megfigyelései felfedték, hogy a tőlünk távolabbi galaxisok nagyobb sebességgel távolodnak el. Bár a Hubble kezdetben túlbecsülte a tágulási sebességet, a későbbi mérések finomítottak a felfogásunkon, és a jelenlegi Hubble-paramétert rendkívül megbízhatónak minősítették.
Később új technikát vezettek be a tágulási sebesség mérésére a kozmikus mikrohullámú háttér, az ősrobbanás átfogó „utófényének” vizsgálatával.
Ezzel a kétféle méréssel azonban komoly probléma merült fel: az újabb módszer csaknem 10%-kal alacsonyabb Hubble-paraméterértéket produkált. A különböző mérések közötti ilyen eltérések, amelyeket Hubble-feszültségnek neveznek, potenciális hibákat jeleznek az univerzum evolúciójának megértésében.
A Hubble űrtávcső
Fotó: Wikimedia Commons/NASA
Megoldási javaslat
A Classical and Quantum Gravity folyóiratban megjelent tanulmány megoldást javasolt ezeknek az eltérő eredményeknek az összehangolására. Hangsúlyozták, hogy a fizikusok közvetetten következtetnek a Hubble-paraméterre, az univerzum Einstein általános relativitáselméletén alapuló evolúciós modelljét alkalmazva.
A csapat amellett érvelt, hogy belefoglalják a kvantumhatásokat. Ezek a hatások az alapvető kölcsönhatásokra jellemzőek, és magukban foglalják a véletlenszerű terepi fluktuációkat és a részecskék spontán létrejöttét a tér vákuumából.
Kvantum-bizonytalanság
Annak ellenére, hogy a tudósok képesek integrálni a kvantumhatásokat más területek elméleteibe, a kvantumgravitáció továbbra is megfoghatatlan, ami rendkívül megnehezíti vagy akár lehetetlenné teszi a részletes számításokat. Tovább rontja a helyzetet, hogy ezeknek a hatásoknak a kísérleti tanulmányozása során a laboratóriumnál sok nagyságrenddel magasabb hőmérsékletet vagy energiát kell elérni.
Elismerve ezeket a kihívásokat, Suresh és Anupama a sok javasolt elméletben közös kvantumgravitációs hatásokra összpontosított.
Elméleti feltárásuk kimutatta, hogy a kvantumhatások figyelembevétele az univerzum tágulásának legkorábbi szakaszában valóban megváltoztathatja az elméletnek a mikrohullámú háttér jelenlegi tulajdonságaira vonatkozó jóslatait, így a Hubble-paraméterek két típusa konzisztens.
Hogyan tovább?
Természetesen végső következtetéseket csak akkor lehet levonni, ha a kvantumgravitáció teljes értékű elmélete ismert, de már az előzetes megállapítások is biztatóak. Ezenkívül a kozmikus mikrohullámú háttér és a kvantumgravitációs hatások közötti kapcsolat megnyitja az utat e hatások kísérleti tanulmányozására a közeljövőben, mondta a csapat.
Ez is érdekelhet:
