Nova teorija kvantne gravitacije mogla bi rešiti najveću zagonetku kosmologije

Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi

Varijacija teorije kvantne gravitacije, unifikacije kvantne mehanike i Ajnštajnove opšte relativnosti  mogla bi pomoći u rešavanju jedne od najvećih zagonetki u kosmologiji, sugeriše novo istraživanje, piše Live science.

Već gotovo vek, naučnici znaju da se univerzum širi. Ali u poslednjim decenijama, fizičari su otkrili da različite vrste merenja stope širenja, zvane Hablov parametar, proizvode zbunjujuće neslaganja.Da bi rešili ovaj paradoks, nova studija sugeriše uključivanje kvantnih efekata u jednu istaknutu teoriju koja se koristi za određivanje stope širenja.

Preporučujemo

- Pokušali smo da rešimo i objasnimo neslaganje između vrednosti Hablovog parametra iz dva različita istaknuta tipa posmatranja - rekao je koautor studije P.K. Sureš, profesor fizike na Univerzitetu u Hajderabadu u Indiji.

Širenje univerzuma je prvi identifikovao Edvin Habl 1929. godine. Njegova posmatranja najvećim teleskopom tog vremena otkrila su da galaksije udaljenije od nas izgledaju kao da se kreću većim brzinama. Iako je Habl u početku precenio stopu širenja, kasnija merenja su precizirala naše razumevanje, uspostavljajući trenutni Hablov parametar kao veoma pouzdan.

Kasnije u 20. veku, astrofizičari su uveli novu tehniku za merenje stope širenja proučavanjem kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja, sveprisutnog "odsjaja" Velikog praska. Međutim, ozbiljan problem se pojavio sa ove dve vrste merenja. Konkretno, novija metoda je proizvela vrednost Hablovog parametra skoro 10% nižu od one izvedene iz astronomskih posmatranja udaljenih kosmičkih objekata.

Takva neslaganja između različitih merenja, nazvana Hablova tenzija, ukazuju na potencijalne nedostatke u našem razumevanju evolucije univerzuma. Novootkrivena "greška" u Ajnštajnovoj relativnosti mogla bi prepisati pravila univerzuma. U studiji objavljenoj u časopisu Classical and Quantum Gravity, Sureš i njegov kolega sa Univerziteta u Hajderabadu, B. Anupama, predložili su rešenje da usklade ove različite rezultate.

Oni su naglasili da fizičari indirektno izvode Hablov parametar, koristeći model evolucije našeg univerzuma zasnovan na Ajnštajnovoj teoriji opšte relativnosti. Tim je predložio reviziju ove teorije kako bi uključili kvantne efekte. Ovi efekti, intrinzični fundamentalnim interakcijama, obuhvataju slučajne fluktuacije polja i spontano stvaranje čestica iz vakuuma prostora.

Uprkos sposobnosti naučnika da integrišu kvantne efekte u teorije drugih oblasti, kvantna gravitacija ostaje nedostižna, što čini detaljne proračune izuzetno teškim ili čak nemogućim. Da stvar bude gora, eksperimentalna istraživanja ovih efekata zahtevaju dostizanje temperatura ili energija mnogo redova veličine viših nego što su trenutno ostvarive u laboratoriji.

Uzimajući u obzir ove izazove, Sureš i Anupama su se fokusirali na opšte kvantno gravitacione efekte zajedničke mnogim predloženim teorijama.

- Naša jednačina ne mora da obuhvati sve, ali to nas ne sprečava da eksperimentalno testiramo kvantnu gravitaciju ili njene efekte - rekao je Sureš.

Njihova teorijska istraživanja su otkrila da uzimanje u obzir kvantnih efekata pri opisivanju gravitacionih interakcija u najranijoj fazi širenja univerzuma, nazvanoj kosmička inflacija, zaista može promeniti predviđanja teorije o svojstvima mikrotalasne pozadine danas, čineći da se dva tipa merenja Hablovog parametra slažu.

Naravno, konačni zaključci mogu se doneti tek kada se poznaje potpuno razvijena teorija kvantne gravitacije, ali čak i preliminarni nalazi su ohrabrujući. Štaviše, veza između kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja i kvantno-gravitacionih efekata otvara mogućnost eksperimentalnog proučavanja ovih efekata u bliskoj budućnosti, rekao je tim.

- Predviđa se da kvantna gravitacija igra ulogu u dinamici ranog univerzuma; stoga se njen efekat može posmatrati kroz merenja svojstava kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja - rekao je Sureš.

(Telegraf Nauka / Live science)