Hier zijn zes grote vragen over ons universum die de huidige fysica niet kan beantwoorden:
- Wat is donkere energie, de mysterieuze energie die de uitdijing van het universum lijkt te versnellen?
- Wat is donkere materie, de onzichtbare stof die we alleen kunnen detecteren door zijn gravitatieeffect op Sterren en sterrenstelsels?
- wat veroorzaakte inflatie, de verblindend snelle expansie van het heelal onmiddellijk na de oerknal?
- Wat was de oorzaak van de oerknal?
- zijn er veel mogelijke Oerknallen of Universums?,
- is er een verklikkerkarakteristiek geassocieerd met de dood van een universum?ondanks de inspanningen van enkele van ‘ s werelds helderste hersenen, heeft het standaardmodel van deeltjesfysica – onze huidige beste theorie over hoe het universum op een fundamenteel niveau werkt – geen oplossing voor deze stumpers.
een dwingende nieuwe theorie beweert alle Zes op te lossen in een enkele sweep. Volgens een paper gepubliceerd in European Physical Journal C door Herb Fried van Brown University en Yves Gabellini van INLN-Université de Nice, kan het antwoord een soort deeltje zijn dat tachyon wordt genoemd.,
Tachyonen zijn hypothetische deeltjes die sneller reizen dan licht. Volgens Einsteins speciale relativiteitstheorie – en volgens experimenten tot nu toe – kunnen deeltjes in onze ‘echte’ wereld nooit sneller reizen dan licht. Dat is maar goed ook: als ze dat deden, zouden onze ideeën over oorzaak en gevolg uit het raam gegooid worden, omdat het mogelijk zou zijn om een effect te zien manifesteren voor de oorzaak.,hoewel het model van Fried en Gabellini elegant eenvoudig is, is het controversieel omdat het het bestaan van deze tachyonen vereist: specifiek elektrisch geladen, fermionische tachyonen en anti-tachyonen, die fluctueren als virtuele deeltjes in het kwantumvacuüm (QV). (Het idee van virtuele deeltjes op zich is niets nieuws: in het standaardmodel worden krachten als elektromagnetisme beschouwd als velden van virtuele deeltjes die voortdurend in en uit het bestaan duiken. Samen vormen al deze virtuele deeltjes het kwantumvacuüm.,)
maar de speciale relativiteitstheorie sluit het bestaan van tachyonen niet volledig uit, hoewel het sneller dan licht kan reizen voor gewone materie en fotonen. Fried legt uit: “in de aanwezigheid van een enorme energie-gebeurtenis, zoals een supernova-explosie of de oerknal zelf, kunnen deze virtuele tachyonen misschien uit de QV worden getrokken en naar het echte vacuüm (RV) van onze alledaagse wereld worden gestuurd, als echte deeltjes die nog moeten worden gemeten.,”
als deze tachyonen de lichtsnelheid overschrijden, geloven de onderzoekers dat hun hoge massa ’s en kleine interactieafstanden in onze wereld een onmetelijk kleine hoeveelheid’a-causaliteit’ zouden introduceren.Fried en Gabellini kwamen aan bij hun tachyon-gebaseerd model terwijl ze probeerden een verklaring te vinden voor de donkere energie in de ruimte die de versnellende expansie van het heelal lijkt te voeden. Zij stelden eerst voor dat donkere energie door schommelingen van virtuele paren van elektronen en positronen wordt geproduceerd.,
echter, dit model liep in wiskundige problemen met onverwachte imaginaire getallen. In de speciale relativiteit is de rustmassa van een tachyon echter een imaginair getal, in tegenstelling tot de rustmassa van gewone deeltjes. Terwijl de vergelijkingen en imaginaire getallen in het nieuwe model veel meer omvatten dan eenvoudige massa ‘ s, is het idee suggestief: Gabellini realiseerde zich dat door het opnemen van fluctuerende paren tachyonen en anti-tachyonen hij en Fried de ongewenste imaginaire getallen uit hun berekeningen konden annuleren en verwijderen., Bovendien volgde een enorme bonus uit deze creatieve reactie op de wiskundige noodzaak: Gabellini en Fried realiseerden zich dat door hun tachyonen aan het model toe te voegen, ze ook inflatie konden verklaren.
“deze veronderstelling kan niet worden ontkend door een experimentele test,” zegt Fried-en het model past prachtig bij bestaande experimentele gegevens over donkere energie en inflatie-energie.natuurlijk erkennen zowel Fried als Gabellini dat veel natuurkundigen op hun hoede zijn voor theorieën die gebaseerd zijn op dergelijke radicale veronderstellingen.,
maar, als geheel genomen, suggereert hun model de mogelijkheid van een verenigend mechanisme dat niet alleen leidt tot inflatie en donkere energie, maar ook tot donkere materie. Berekeningen suggereren dat deze tachyonen met hoge energie bijna alle fotonen die ze uitzenden zouden absorberen en dus onzichtbaar zouden zijn.en er is meer: zoals Fried uitlegt, ” als een tachyon met een zeer hoge energie in het echte vacuüm (RV) zou worden gegooid en zou worden vernietigd met een anti-tachyon van dezelfde soort, zou deze kleine kwantumexplosie van energie het zaad kunnen zijn van een andere oerknal, die aanleiding geeft tot een nieuw universum., Dat ‘ zaad ‘zou een energiedichtheid zijn, op die plek van vernietiging, die zo groot is dat er een’ scheur ‘ optreedt in de oppervlakte die het Kwantumvacuüm scheidt van de RV, en de enorme energieën opgeslagen in de QV zijn in staat om zich een weg te blazen in de RV, waardoor de oerknal van een nieuw universum ontstaat. In de loop van meerdere eonen kan deze situatie meerdere keren gebeuren.”
Dit model – zoals elk model van dergelijke niet-repliceerbare verschijnselen als de schepping van het universum – kan eenvoudig worden gekarakteriseerd als een verleidelijke reeks speculaties., Toch past het niet alleen bij gegevens over inflatie en donkere energie, maar biedt het ook een mogelijke oplossing voor nog een ander waargenomen mysterie.de laatste jaren hebben astronomen zich gerealiseerd dat het zwarte gat in het centrum van ons melkwegstelsel ‘superzwaar’ is, met de massa van een miljoen of meer zonnen. En hetzelfde soort superzwaar zwart gat (SMBH) kan worden gezien in de centra van vele andere sterrenstelsels in ons huidige universum.
precies hoe dergelijke objecten vormen is nog steeds een open vraag., De energie opgeslagen in de QV is normaal groot genoeg om de gravitationele neiging van sterrenstelsels om in te storten op zichzelf tegen te gaan. In de theorie van Fried en Gabellini echter, wanneer zich een nieuw universum vormt, ontsnapt een enorme hoeveelheid van de QV-energie uit het oude universum door de ‘scheur’ gemaakt door de tachyon-anti-tachyon annihilatie (de nieuwe oerknal). Uiteindelijk zullen zelfs verre delen van het oude universum worden beïnvloed, als de QV-energie van het oude universum naar het nieuwe universum lekt als lucht die ontsnapt door een gat in een ballon., De afname van deze QV-energiebuffer tegen de zwaartekracht in het oude universum suggereert dat als het oude universum sterft, veel van zijn melkwegstelsels SMBHs zullen vormen in het nieuwe universum, elk met de massa van de vroegere zonnen en planeten van het oude melkwegstelsel. Sommige van deze nieuwe SMBHs kunnen de centra vormen van nieuwe sterrenstelsels in het nieuwe universum.
” Dit is misschien geen prettig plaatje, ” zegt Fried, sprekend over het mogelijke lot van ons eigen universum. “Maar het is op zijn minst wetenschappelijk consistent.,”
en in de vreemde, niet te testen wereld van Big Bangs en meerdere universa, kan consistentie het beste zijn waar we op kunnen hopen.