I decennier har forskare förundrat sig över att vårt universum expanderar. Ur logisk synvinkel bör tyngdkraften locka galaxer till varandra, men observationer från 1990-talet visade att universum inte bara expanderar, det expanderar med en accelererande trend, och den så kallade mörka energin är skylden.
Mörk energi (inte att förväxla med mörk materia) är en hypotetisk kraft som står för upp till 68,3 procent av all energi i det observerbara universum. Och forskare tror att denna energi skjuter galaxer från varandra. Trots många indirekta bevis på dess existens har ingen ännu kunnat direkt bestämma närvaron av mörk energi, eller åtminstone tillräckligt förklara var den kom från.
Enligt den nya hypotesen låg dock svaret på denna fråga bokstavligen framför våra näsor. Enligt denna hypotese är mörk energi absolut vanligt när man betraktar det ur en av de grundläggande lagarna i universum, som vi ofta glömmer bort när vi överväger denna fråga. Denna grundläggande lag är lagen om bevarande av energi. De pratar om honom tillbaka på gymnasiet. Med enkla ord säger han följande: energi kan inte bara skapas eller förstöras, den kan inte bara försvinna. Det enda det kan göra är att flyta från ett tillstånd till ett annat eller flytta från en kropp till en annan. De flesta av våra grundläggande fysiker är baserade på denna lag.
En ny studie av ett team av fysiker från olika institutioner antyder att om till och med en subtil energiförlust inträffade under de tidigaste dagarna av universum, kan detta förklara arten av mörk energi som många forskare talar om idag. Studiens författare tillägger att det är mycket möjligt att denna läcka, även om den bröt mot en grundläggande lag, bröt den så obetydlig att i slutändan ingen skulle ha märkt den.
Hypotesen är ganska vågad, bör det noteras. Men här är det intressant att förstå vad exakt ledde forskarna till en sådan hypotes. För att förstå frågan om mörk energi och försöka förklara det, måste du gå tillbaka till 1917, året då Einstein försökte förstå varför universum är statiskt och inte tenderar att krympa eller expandera. Vid den tiden var denna teori mycket populär.
För att förklara frånvaron av en gravitationsbindning föreslog Einstein att det måste finnas något i universum som kan skapa motståndskraft mot tyngdkraft i en universell skala. Så här framträdde den kosmologiska konstanten. Men han övergav denna idé 1929 när astronomen Edwin Hubble först såg tecknen på ett expanderande universum, som han noterade i sina beräkningar. I början av 90-talet av förra seklet bevisade forskare att universum expanderar med acceleration och Einsteins konstant blev relevant igen. Astrofysiker har trodd att denna konstant, som Einstein talade om i sina verk för flera decennier sedan, faktiskt alltid har varit den sak som vi kallar mörk energi idag.
Så vad är det här, mörk energi? I allmän mening betraktas det som en kosmologisk konstant, oföränderlig energitäthet som uppstår och likformigt fyller universumets rymd. Vi vet från kvantmekaniken att tomt utrymme faktiskt aldrig är tomt - det är fyllt med kvantpartiklar och energin som uppträder under påverkan av utseendet och försvinnandet av dessa partiklar. Och några av dessa partiklar kan ha avvisande kraft - den mycket mörka energin.
Den kanske mest kontroversiella punkten är kanske att den förutsagda mängden framväxande mörk energi inom ramen för denna process borde vara större än den indikator som för närvarande läggs fram med beaktande av observationen av universums expansion - upp till 120 storleksordningar mer, för att vara mer exakt. Detta kan indikera att vi antingen mäter denna volym fel, eller att vi inte alls förstår var exakt mörk energi härrör.
Kampanjvideo:
Ny forskning tyder på att det senare är det mest troliga scenariot, och en ny hypotes läggs fram vid detta tillfälle. Tänk om universum tidigt i sitt utseende upplevde ett visst energiläckage, och denna förlust satt tempo för uppkomsten av mörk energi?
"I vår modell representeras mörk energi av något som kan indikera den mängd energi och fart som förlorats i hela universums historia," säger en av forskarna, Alejandro Perez.
Centralt i denna nya hypotes är en alternativ modell av allmän relativitet, som Einstein kom fram till på 1910-talet. Det kallas den unimodular gravitation modellen. Enligt henne behöver energi inte sparas alls. Samtidigt säger forskarna att när man tillämpar modellen för den unimodulära tyngdkraften i beräkningar, är värdet på den kosmologiska konstanten idealt korrelerat med de iakttagelser enligt vilka vårt universum expanderar med acceleration.
Det är också viktigt att notera att denna modell inte nödvändigtvis motsäger vår nuvarande förståelse av universum. Även om försvinnandet av energi i det tidiga universum kommer att påverka förändringen i värdena på volymerna av mörk energi, kommer det inte att påverka något annat, eller åtminstone kommer det inte att märkas i våra moderna experiment.
"Energin från ämnet som utgör materien kan överföras till gravitationsfältet, och denna 'energiförlust' kommer att fungera som en kosmologisk konstant - den kommer inte att spädas ut senare med universums expansion," säger Thibault Josse, en annan medlem av forskargruppen.
"Med detta i åtanke kan förlust eller skapande av energi i det avlägsna förflutet få allvarliga konsekvenser idag och på en helt annan nivå och i större skala."
Här uppstår dock frågan: om försvinnandet av energi inte har några effekter på universum, annat än att ändra värdet på själva mörkaste energin, hur kan man då verifiera riktigheten eller oriktigheten i denna hypotes? Detta är det största problemet.
”Vårt förslag är mycket allmänt, och alla förändringar i lagen om bevarande av energi kommer sannolikt att bidra till den kosmologiska konstantens effektivitet. Till exempel kan det sätta nya begränsningar för fenomenologiska modeller utanför kvantmekaniken, säger Josse.
Å andra sidan verkar direkt bevis på att mörk energi drivs av vanlig energi som förändrar dess tillstånd utöver verkligheten, eftersom vi redan har meningen med lambda-termen (det är också en kosmologisk konstant), och dessutom är vi begränsade bara den sista tiden av hennes (mörka energi) evolution”.
I allmänhet verkar den här hypotesen vara vad den hittills är, en hypotes som ännu inte har testats. Emellertid säger fysiker att de vill undersöka det mer detaljerat för sannolikheter i framtiden.
”Det är ingen fråga om någon säkerhet. Men den här nya idén verkar vara åtminstone intressant och förtjänar därför uppmärksamhet, säger Lee Smolin, en teoretisk fysiker vid kanadensiska institutet för teoretisk fysik i Waterloo, som inte deltog i studien.
NIKOLAY KHIZHNYAK
