Με δημοσίευση της στην επιθεώρηση « Physical Review Research» διεθνής ερευνητική ομάδα παρουσιάζει μια νέα ριζοσπαστική θεωρία για την προέλευση του Σύμπαντος. Οι ερευνητές προτείνουν ότι τα βαρυτικά κύματα, κυματισμοί της καμπυλότητας του χωροχρόνου που προβλέφθηκαν για πρώτη φορά από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1915, μπορεί να γέννησαν την κοσμική ύλη οδηγώντας τελικά στη δημιουργία γαλαξιών, άστρων και πλανητών.
Η θεωρία στοχεύει να παρακάμψει μια σειρά από παραμέτρους που περιλαμβάνονται στη συμβατική θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης και πρόκειται για υποθετικές παραμέτρους ή παραμέτρους που είναι εύκολα τροποποιήσιμοι. Το γεγονός ότι αυτές οι παράμετροι μπορούν να τροποποιούνται τόσο εύκολα είναι προβληματικό καθώς σημαίνει ότι οι επιστήμονες δεν μπορούν να γνωρίζουν αν ένα μοντέλο για την αρχή του Σύμπαντος όντως προβλέπει τις παρατηρήσεις του Κόσμου όπως τον γνωρίζουμε σημερα ή αν απλώς έχει προσαρμοστεί για να ταιριάζει σε αυτές.
«Για δεκαετίες οι κοσμολόγοι εργάζονται πάνω σε ένα μοντέλο, το «πληθωριστικό μοντέλο», που προτείνει ότι το Σύμπαν επεκτάθηκε με έναν απίστευτο ρυθμό εξηγώντας όσα παρατηρούμε σήμερα», δήλωσε στο Space.com Ραούλ Χιμένεθ από το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
«Το νέο μοντέλο προτείνει ότι οι φυσικές κβαντικές ταλαντώσεις του ίδιου του χωροχρόνου, τα βαρυτικά κύματα, ήταν αρκετές για να προκαλέσουν τις μικροσκοπικές διαφορές πυκνότητας που τελικά οδήγησαν στη δημιουργία γαλαξιών, άστρων και πλανητών. Το παράδειγμα του κοσμικού πληθωρισμού μπορεί να εξηγήσει γιατί το σύμπαν μας είναι τόσο ομογενές και ισότροπο [έχοντας την ίδια ποσότητα ύλης στην ίδια πυκνότητα προς όλες τις κατευθύνσεις] και ότι οι διακυμάνσεις με κβαντική προέλευση της αρχέγονης πυκνότητας προκύπτουν από την ενίσχυση των κβαντικών διακυμάνσεων του κενού ενός βαθμωτού πεδίου. Αυτό είναι κρίσιμο, επειδή αυτές οι αρχέγονες κβαντικές διακυμάνσεις είναι ακριβώς οι σπόροι που εξηγούν ολόκληρη τη δομή του σύμπαντος που βλέπουμε σήμερα. Όμως υπάρχει ένα πρόβλημα: αυτή η θεωρία περιλαμβάνει πάρα πολλές “ελεύθερες” ή “ρυθμιζόμενες” παραμέτρους, οι οποίες μπορούν να προσαρμοστούν κατά βούληση. Η υπερβολική ευελιξία στην επιστήμη μπορεί να είναι προβληματική, γιατί καθιστά δύσκολο να προσδιοριστεί αν ένα μοντέλο προβλέπει πραγματικά κάτι ή απλώς προσαρμόζεται, εκ των υστέρων, στα παρατηρημένα δεδομένα» λέει από την πλευρά του Ντανιέλε Μπερτάτσα από το Πανεπιστήμιο της Πάδοβας, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Ο πληθωρισμός
Το μοντέλο της ομάδας ξεκινά με έναν αρχικό κοσμικό πληθωρισμό που περιγράφεται από μια διαστελλόμενη κοσμική κατάσταση που ονομάζεται «χώρος de Sitter», ο οποίος μπορεί να θεωρηθεί ως συμπύκνωση «βαρυτονίων» των υποθετικών σωματιδίων που μεταφέρουν τη δύναμη της βαρύτητας με τρόπο παρόμοιο με τα φωτόνια που είναι τα «σωματίδια-αγγελιοφόροι» (ή βαθμωτά μποζόνια) της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης.
Αυτός ο χωροχρόνος de Sitter θα είχε διαλυθεί πλήρως όταν η σχεδόν ισορροπημένη του κατάσταση επηρεάστηκε από τόσο ισχυρά κβαντικά φαινόμενα ώστε το Σύμπαν να μετατραπεί σε ένα χαοτικό κβαντικό σύστημα. Όλα αυτά αποτελούν το πλαίσιο του μοντέλου το οποίο εξαρτάται από μία και μόνο ενεργειακή κλίμακα που εξηγεί όλες τις προβλέψεις για την κοσμική εξέλιξη.
Με αυτόν τον τρόπο αποφεύγεται η ανάγκη για μια σειρά υποθετικών πεδίων και σωματιδίων όπως το «πεδίο του πληθωρισμού» ένα υποθετικό πεδίο με υψηλή δυναμική ενέργεια που δημιούργησε μια απωστική δύναμη στο πρώιμο Σύμπαν προκαλώντας ταχεία και εκθετική διαστολή σε ορισμένα μοντέλα της Μεγάλης Έκρηξης. Αντίθετα, τα βαρυτικά κύματα ως φυσικές κβαντικές ταλαντώσεις του ίδιου του χωροχρόνου είναι αρκετά στο συγκεκριμένο μοντέλο για να δημιουργήσουν τις διακυμάνσεις πυκνότητας που οδηγούν στη δημιουργία ύλης και δομών όπως οι γαλαξίες, τα άστρα και οι πλανήτες.
«Αυτό ήταν σχεδόν ‘μαγικό’, καθώς η μόνη ελεύθερη παράμετρος της κλίμακας de Sitter είναι η ενεργειακή της κλίμακα και λόγω της πολυπλοκότητας και της μη-γραμμικότητάς της συνδέεται τελικά με το παρατηρούμενο επίπεδο διακυμάνσεων. Είναι ακριβώς η κομψότητα και η απλότητα του προτεινόμενου μοντέλου, και η απουσία ελεύθερων παραμέτρων που είναι το κλειδί. Επιπλέον, αναμένουμε ότι θα μπορεί να εξηγήσει με κομψό και φυσικό τρόπο την ενεργειακή κλίμακα και την χρονική διάρκεια του πληθωρισμού. Και τα δύο καθορίζουν όλες τις παρατηρήσιμες προβλέψεις και είναι αναγκαία για να λυθούν τα προβλήματα του κοσμολογικού ορίζοντα και της επιπεδότητας» λέει ο Μπερτάτσα.
Αποτυπώματα και απολιθώματα
Φυσικά αυτή είναι επιστήμη και όχι μαγεία και σε κάθε επιστημονική θεωρία η επιβεβαίωση με παρατηρησιακά δεδομένα είναι το κλειδί. Η ομάδα θεωρεί ότι το μοντέλο της μπορεί να αφήσει «αποτυπώματα» που μπορούν να ανιχνευτούν σε αστρονομικά δεδομένα.
«Όπως όλα τα θεωρητικά μοντέλα, το δικό μας πρέπει να επιβεβαιωθεί με μετρήσεις και παρατηρήσεις που οι ερευνητές μπορούν να αναλύσουν, να αξιολογήσουν και να συγκρίνουν με δεδομένα από επίγεια και διαστημικά πειράματα σήμερα και στο άμεσο μέλλον. Αυτές οι βαρυτικές κυματώσεις αλληλεπιδρούν και δημιουργούν πολυπλοκότητα με την πάροδο του χρόνου οδηγώντας σε ελέγξιμες προβλέψεις που οι ερευνητές μπορούν τώρα να συγκρίνουν με πραγματικά δεδομένα» εξηγεί ο Μπερτάτσα.
Δεδομένα που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν ή να καταρρίψουν αυτό το νέο μοντέλο περιλαμβάνουν μετρήσεις ενός κοσμικού «απολιθώματος», της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB) ενός πεδίου ακτινοβολίας που έμεινε πίσω λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Παρατηρήσεις της μεγάλης κλίμακας δομής του Σύμπαντος και μετρήσεις αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων θα μπορούσαν επίσης να «κρίνουν» το νέο μοντέλο.
«Η δουλειά μας προσφέρει ένα μινιμαλιστικό αλλά ισχυρό, κομψό και δυνητικά διαψεύσιμο πλαίσιο. Αυτή είναι η επιστήμη στα καλύτερά της: καθαρές προβλέψεις που μελλοντικές παρατηρήσεις μπορούν να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν. Τελικά, αυτά τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι ίσως δεν χρειαζόμαστε εικαστικά συστατικά για να εξηγήσουμε το σύμπαν, αλλά μόνο μια βαθιά κατανόηση της βαρύτητας και της κβαντικής φυσικής. Αν το μοντέλο επιβεβαιωθεί, θα μπορούσε να σηματοδοτήσει ένα νέο κεφάλαιο στον τρόπο που σκεφτόμαστε τη γέννηση του σύμπαντος» καταλήγει ο Χιμένεθ.
Naftemporiki.gr
