Her er seks store spørsmål om universet vårt, at dagens fysikk ikke kan svare på:
- Hva er mørk energi, den mystiske energi som ser ut til å være akselererende utvidelse av universet?
- Hva er mørk materie, den usynlige stoffet vi kan bare oppdage ved sin gravitasjonens innvirkning på stjerner og galakser?
- Hva er årsaken til inflasjon, blendande raske utvidelsen av universet rett etter Big Bang?
- For den saks skyld, hva som forårsaket Big Bang?
- Er det mange mulige Store Smell eller universer?,
- Er det en avslørende karakteristiske forbundet med døden til et univers?
til Tross for innsatsen til noen av verdens skarpeste hjerner, standardmodellen for partikkelfysikk – vår nåværende beste teori om hvordan universet fungerer på et grunnleggende nivå – har ingen løsning på disse stumpers.
det er En fengslende ny teori hevder å løse alle seks i én bevegelse. Svaret, ifølge en artikkel publisert i European Physical Journal C av Urten Stekt fra Brown University og Yves Gabellini fra INLN-Universite de Nice, kan være en slags partikkel kalt en tachyon.,
Tachyons er hypotetiske partikler som reiser raskere enn lyset. I henhold til Einsteins spesielle relativitetsteori – og i henhold til å eksperimentere så langt – i vår ‘virkelige’ verden, partikler kan aldri reise raskere enn lyset. Som er like bra: hvis de gjorde det, våre ideer om årsak og virkning ville bli kastet ut av vinduet, fordi det ville være mulig å se en effekt manifest før dens årsak.,
Selv om det er enkel og elegant i unnfangelsen, Stekt og Gabellini ‘ s modell er kontroversielt fordi det krever eksistensen av disse tachyons: spesielt elektrisk ladet, fermionic tachyons og anti-tachyons, varierende som virtuelle partikler i quantum vakuum (QV). (Ideen til virtuelle partikler per se er ikke noe nytt: i Standard-Modellen, styrker som elektromagnetisme regnes som felt av virtuelle partikler stadig dukke ned i og ut av eksistens. Tatt sammen, og alle disse virtuelle partikler utgjør quantum vakuum.,)
Men spesielle relativitetsteorien, men det barer raskere enn lyset-reiser for vanlig materie og fotoner, ikke helt utelukke at det foreligger tachyons. Som Stekt forklarer, «I nærvær av en stor-energi hendelse, for eksempel en supernova-eksplosjon eller the Big Bang i seg selv, kanskje disse virtuelle tachyons kan bli revet ut av QV og sendt fly inn i den virkelige vakuum (RV) av hverdagen vår verden, som virkelige partikler som har ennå å bli målt.,»
Hvis disse tachyons gjøre cross speed-of-light-grensen, forskerne mener at deres høye massene og små avstander for samhandling ville innføre inn i vår verden en uendelig liten del av «a-kausalitet’.
Stekt og Gabellini kom i sine tachyon-basert modell mens du prøver å finne en forklaring for den mørke energien over hele plassen som ser ut til å drivstoff akselererende utvidelse av universet. De første foreslått at mørk energi er produsert av svingninger av virtuelle par av elektroner og positrons.,
Imidlertid denne modellen gikk inn i matematiske vanskeligheter med uventede imaginære tall. I spesielle relativitetsteorien, men resten massen av en tachyon er en imaginære tall, i motsetning til resten masse av vanlige partikler. Mens ligninger og imaginære tall i den nye modellen innebærer langt mer enn enkle massene, ideen er tankevekkende: Gabellini innså at ved å inkludere varierende par av tachyons og anti-tachyons han og Stekt kunne avbryte og fjerne uønskede imaginære tall fra sine beregninger., Hva er mer, en stor bonus som følges fra denne kreative svar på matematisk nødvendighet: Gabellini og Stekt innså at ved å legge til deres tachyons til modellen, for de kunne forklare inflasjon også.
«Denne antakelsen kan ikke bli eliminert av noen eksperimentelle test, sier Fried – og den modell som passer perfekt sammen med eksisterende eksperimentelle data om mørk energi og inflasjon energi.
selvfølgelig, både Stekt og Gabellini erkjenne at mange fysikere er skeptisk til teorier basert på slike radikale forutsetninger.,
Men, tatt som en helhet, deres modell antyder muligheten av en samlende mekanisme som gir opphav ikke bare til inflasjon og mørk energi, men også til mørk materie. Beregninger tyder på at disse høy-energi tachyons ville re-absorberer nesten alle av fotoner de slipper ut, og dermed være usynlig.
Og det er mer: som Stekt forklarer, «Hvis en meget høy-energi tachyon kastet inn i den virkelige vakuum (RV) var da å møte og tilintetgjøre med en anti-tachyon av samme art, denne lille quantum ‘eksplosjon» av energi kan være kimen til et annet Big Bang, og gi opphav til et nytt univers., Som » frø «ville være en energitetthet på det punktet av utslettelse, som er så stor at en «rive’ oppstår i overflaten som skiller Quantum Vakuum fra RV, og den enorme energien som er lagret i QV er i stand til å sprenge seg vei inn i BOBIL, produsere Big Bang av et nytt univers. Og i løpet av flere evigheter, denne situasjonen kunne skje flere ganger.»
Denne modellen – som noen modell av slike ikke-replicable fenomener som skapelsen av universet, kan bare karakteriseres som en fristende sett av spekulasjoner., Likevel, det er ikke bare passer med data på inflasjonen og mørk energi, men tilbyr også en mulig løsning for å enda en observert mysterium.
i Løpet av de siste årene, astronomer har innsett at det sorte hullet i sentrum av vår galakse melkeveien er «supermassive’, som inneholder masse av en million eller mer soler. Og den samme typen av supermassive black hole (SMBH) kan sees på sentrene i mange andre galaksene i dagens univers.
Nøyaktig hvordan slike objekter form er fortsatt et åpent spørsmål., Energien som er lagret i QV er normalt stor nok til å motvirke den gravitasjonelle tendens til galakser og kollaps i seg selv. I teorien av Stekt og Gabellini, men når et nytt univers former, en enorm mengde QV energi fra det gamle universet rømming gjennom «rive» laget av tachyon-anti-tachyon utslettelse (den nye Big Bang). Til slutt, selv fjerne deler av det gamle universet vil bli berørt, som det gamle universet er QV energi lekkasjer inn i det nye universet som air rømmer gjennom et hull på en ballong., Nedgangen i denne QV-energi buffer mot tyngdekraften i det gamle universet som tyder på at det gamle universet dør, mange av de galakser vil danne SMBHs i det nye universet, som alle inneholder masse av det gamle galaxy s tidligere soler og planeter. Noen av disse nye SMBHs kan danne sentrene for nye galakser i det nye universet.
«Dette kan ikke være en veldig hyggelig bilde,» sier Stekt, vi snakker om den mulige skjebnen til vårt eget univers. «Men det er minst vitenskapelig konsekvent.,»
i den rare, untestable verden av Big Bangs og flere universer, konsistens kan være den beste vi kan håpe på.