Сенсаційне відкриття: гравітація не така, як ми думали, існує п'ята сила природи

Про це пише New Scientist.

Минулого року астрофізики зробили сенсаційне відкриття: темна енергія може втрачати свою силу в міру розширення Всесвіту. Це призвело до того, що зараз фізики думають над заміною стандартної космологічної моделі Всесвіту, яка описує його еволюцію, екзотичними новими теоріями. Ці теорії стверджують, що гравітація працює не так, як ми думали. Можливо існує, нова фундаментальна сила природи або ж невідома форма гравітації, яка змінюється з часом.

Стандартна космологічна модель Всесвіту

Найкраща модель Всесвіту на сьогоднішній день — це стандартна космологічна модель під назвою Лямбда-CDM. Вона розділяє космос на три частини: матерія, яку ми можемо бачити, матерія, яку ми не можемо бачити, але яка все ще має гравітаційне тяжіння (темна матерія), і темна енергія, постійна сила, що змушує Всесвіт розширюватися все швидше. У рівняннях, створених Альбертом Ейнштейном, прискорення Всесвіту, має фіксовану швидкість, відому як космологічна постійна.

Така модель Всесвіту відповідала майже всім спостереженням за космосом донедавна. Спостереження за допомогою приладу DESI, встановленому на телескопі в Національній обсерваторії Кітт-Пік, США, поставили цю модель під сумнів. DESI точно вимірює відстані між галактиками в різний час в історії Всесвіту, дозволяючи вченим обчислити, наскільки швидко розширюється Всесвіт.

Темна енергія не така, як ми думаємо

Минулого року вчені виявили перші натяки на те, що темна енергія не є постійною і що Всесвіт може повільніше прискорюватися з плином часу. Ці результати були попередніми, але новий набір даних DESI, представлений у березні, підтверджує ці натяки, хоча вчені поки що не мають 100% впевненості.

І-Фу Кай з Китайського університету науки і технологій і говорить Яшар Акрамі з Мадридського університету в Іспанії вважають, що це відкриття може фактично поставити під загрозу стандартну космологічну модель.

Поле темної енергії

У той час як дослідники з групи DESI запропонували підкоригувати модель Лямбда-CDM, щоб вона відповідала результатам, Акрамі та його колеги стверджують, що це коригування не ґрунтується на будь-якій фізичній реальності. Замість цього вони виявили, що можуть краще описати зміни відстані, які бачить DESI, описавши темну енергію як поле, яке плавно змінюється з часом.

Однією з переваг цієї теорії, званої полем квінтесенції, є те, що її існування можна вивести з більш повних моделей Всесвіту, таких як певні моделі теорії струн.

Це також хороша новина для інших теорій квантової гравітації, які довго боролися з прогнозом, що ґрунтується на стандартній космологічній моделі, що розширення Всесвіту буде прискорюватися вічно, каже Кай.

Багато з цих теорій стверджують, що в сценарії постійного прискорення квантові коливання можуть розширюватися з часом і в кінцевому підсумку стати такими ж великими, як сам Всесвіт. Це несумісне з повним описом Всесвіту, але мінлива темна енергія зробила б багато хто з цих теорій більш життєздатними, кажуть фізики.

П'ята сила природи

Модель квінтесенції Акрамі та його команди не взаємодіє з гравітацією будь-яким значущим чином, але інші вчені виявили, що моделі темної енергії, які взаємодіють із гравітацією, краще відповідають даним.

Ген Йе з Лейденського університету в Нідерландах і його колеги запропонували модель, звану таненням гравітації, в якій йдеться про те, що гравітація, описана загальною теорією відносності Ейнштейна, почне працювати по-іншому в якийсь момент часу через її взаємодію з мінливим полем темної енергії. Це може допомогти пояснити те, що щільність енергії Всесвіту повинна збільшуватися з часом, якщо темна енергія стає слабкішою, каже Йе.

Педро Феррейра з Оксфордського університету і його колеги виявили, що інша модель квінтесенції темної енергії, яка також взаємодіє з гравітацією, описує те, що, мабуть, виявив прилад DESI.

Феррейра вважає, що не тільки гравітація відіграє одну з найважливіших ролей у Всесвіті, але може існувати і п'ята сила природи, яка обумовлена темною енергією.

На жаль, поточні дані DESI недостатньо точні, щоб розрізняти різні моделі взаємодії темної енергії з гравітацією, кажуть фізики. Вони сподіваються, що знайдеться спосіб визначити, яка з теорій правильна. Якщо гравітація змінюється під впливом темної енергії, то це може проявитися в інших спостереженнях. Але робити висновок про те, що темна енергія взагалі змінюється, поки що передчасно, кажуть учені, поки не отримано більше даних, що підтверджують це.

• Нагадуємо, що наразі існують чотири сили природи або фундаментальні сили Всесвіту: гравітаційна, електромагнітна, сильна та слабка взаємодія.
• Також нагадуємо, що про те, що Всесвіт розширюється, вченим відомо вже майже 100 років, але про те, що він розширюється з прискоренням під впливом темної енергії відомо з кінця 90-х років минулого століття.

Також Фокус писав про те, що фізики представили альтернативу теорії Великого вибуху і вважають, що Всесвіт еволюціонує за рахунок швидких вибухових подій. При цьому темна енергія не потрібна такому Всесвіту.

Ще Фокус писав про те, що новий літак-рекордсмен може пролетіти 15 000 км без посадки. Літак компанії Gulfstream Aerospace тепер є найдальшим літаком класу бізнес-джет. Він лише трохи поступається у швидкості найшвидшому приватному літаку у світі.