Zde jsou šest velkých otázek o našem vesmíru, že současná fyzika neumí odpovědět:
- Co je temná energie, tajemné energie, která se zdá být zrychluje rozpínání vesmíru?
- co je temná hmota, neviditelná látka, kterou můžeme detekovat pouze gravitačním účinkem na hvězdy a galaxie?
- co způsobilo inflaci, slepě rychlou expanzi vesmíru bezprostředně po Velkém třesku?
- když na to přijde, co způsobilo velký třesk?
- existuje mnoho možných velkých třesků nebo vesmírů?,
- existuje výmluvná charakteristika spojená se smrtí vesmíru?
i Přes snahy některé ze světově nejchytřejší mozky, Standardní Model částicové fyziky – naše současná nejlepší teorie o tom, jak vesmír funguje na základní úrovni – nemá řešení, aby tyto něco? třeba.
přesvědčivá nová teorie tvrdí, že vyřeší všech šest v jediném zametání. Odpověď, podle článku publikovaném v European Physical Journal C Bylina Smažené z Brown University a Yves Gabellini z INLN-Université de Nice, může být druh částice, tzv. tachyonů.,
tachyony jsou hypotetické částice, které cestují rychleji než světlo. Podle Einsteinovy speciální teorie relativity-a podle dosavadního experimentu-v našem „reálném“ světě nemohou částice nikdy cestovat rychleji než světlo. Což je stejně dobře: kdyby ano, naše představy o příčině a následku by byly vyhozeny z okna, protože by bylo možné vidět účinek projevený před jeho příčinou.,
i když je elegantně jednoduchá koncepce, Smažené a Gabellini model je kontroverzní, protože to vyžaduje existenci těchto tachyony: konkrétně elektricky nabité, fermionů tachyony a anti-tachyony, kolísající jako virtuální částice z kvantového vakua (QV). (Myšlenka virtuálních částic sama o sobě není nic nového: ve standardním modelu jsou síly jako elektromagnetismus považovány za pole virtuálních částic, které se neustále vyhýbají existenci. Dohromady všechny tyto virtuální částice tvoří kvantové vakuum.,)
ale zvláštní relativita, i když se pohybuje rychleji než světlo pro běžnou hmotu a fotony, zcela nevylučuje existenci tachyonů. Jako Smažené vysvětluje, „V přítomnosti obrovské energie událost, jako výbuch supernovy nebo samotného Velkého Třesku, možná, že tyto virtuální tachyony mohou být vytržené z QV a poslal létání do skutečného vakua (RV) našeho každodenního světa, jako skutečné částice, které mají zatím být měřena.,“
Pokud tyto tachyony dělat překročit rychlost světla hranice, vědci se domnívají, že jejich vysoké hmotnosti a malé vzdálenosti interakce by zavést do našeho světa nezměrně malé množství ‚příčinnosti.
Smažené a Gabellini dorazil na jejich tachyon-based model, zatímco se snaží najít vysvětlení pro temnou energii v celém prostoru, který se zdá paliva zrychlující se expanze vesmíru. Nejprve navrhli, že temná energie je produkována kolísáním virtuálních párů elektronů a pozitronů.,
tento model však narazil na matematické potíže s neočekávanými imaginárními čísly. Ve speciální relativitě je však zbytek hmotnosti tachyonu imaginárním číslem, na rozdíl od zbytku hmoty obyčejných částic. Zatímco rovnic a imaginární čísla v novém modelu zahrnují mnohem více než jen jednoduché masy, myšlenka je sugestivní: Gabellini si uvědomil, že tím, včetně kolísavé párů tachyonů a anti-tachyony on a Smažené mohl zrušit a odstranit nežádoucí imaginární čísla z jejich výpočtů., A co víc, z této kreativní reakce na matematickou nutnost následoval obrovský bonus: Gabellini a Fried si uvědomili, že přidáním svých tachyonů k modelu by také mohli vysvětlit inflaci.
„tento předpoklad nelze vyvrátit žádným experimentálním testem,“ říká Fried – a model krásně zapadá do stávajících experimentálních dat o temné energii a inflační energii.
samozřejmě, jak Fried, tak Gabellini uznávají, že mnoho fyziků se obává teorií založených na takových radikálních předpokladech.,
ale jejich model jako celek naznačuje možnost sjednocujícího mechanismu, který vede nejen k inflaci a temné energii, ale také k temné hmotě. Výpočty naznačují, že tyto vysokoenergetické tachyony by znovu absorbovaly téměř všechny fotony, které emitují, a proto byly neviditelné.
A je tu ještě víc: jako Smažené vysvětluje, „je-Li velmi vysokou energií tachyonů hodil do skutečného vakua (RV) měli setkat a zničit s anti-tachyon stejného druhu, tento malý kvantové ‚exploze‘ z energie by mohlo být semínko další Velký Třesk, dává vzniknout novému vesmíru., Že „semeno“ bude hustota energie, na které místo zničení, který je tak velký, že „slza“ se vyskytuje na povrchu oddělující Kvantové Vakuum od RV, a obrovské energie uložené v QV jsou schopni výbuch jejich cestu do RV, vyrábějící Velký Třesk nového vesmíru. A v průběhu několika věků se tato situace může stát vícekrát.“
Tento model – stejně jako jakýkoli model takové non-opakovatelné jevy jako vznik vesmíru – může být jednoduše charakterizován jako dráždivý set spekulací., Nicméně se nejen hodí k údajům o inflaci a temné energii, ale také nabízí možné řešení dalšího pozorovaného tajemství.
V posledních několika letech astronomové si uvědomili, že černá díra ve středu naší galaxie je supermasivní‘, obsahující množství milionů, nebo více sluncí. A stejný druh supermasivní černé díry (SMBH) lze vidět v centrech mnoha dalších galaxií v našem současném vesmíru.
přesně tak, jak se takové objekty tvoří, je stále otevřená otázka., Energie uložená v QV je obvykle dostatečně velké, aby vyrovnání gravitační tendence galaxie se zhroutí do sebe. V teorii Smažené a Gabellini, nicméně, když nový vesmír formy, obrovské množství QV energie ze starého vesmíru uniká přes „slza“ made by tachyonové-anti-tachyon zničení (nový Velký Třesk). Nakonec budou ovlivněny i vzdálené části starého vesmíru, protože energie QV starého vesmíru uniká do nového vesmíru jako vzduch unikající dírou v balónu., Pokles této QV-energetické vyrovnávací paměti proti gravitaci ve starém vesmíru naznačuje, že jak starý vesmír zemře, mnoho jeho galaxií vytvoří Smbh v novém vesmíru, z nichž každá obsahuje hmotnost bývalých sluncí a planet staré galaxie. Některé z těchto nových Smbh mohou tvořit centra nových galaxií v novém vesmíru.
„nemusí to být velmi příjemný obraz,“ říká Fried a mluví o možném osudu našeho vlastního vesmíru. „Ale je to alespoň vědecky konzistentní.,“
a v podivném, netestovatelném světě velkých třesků a více vesmírů může být konzistence to nejlepší, v co můžeme doufat.