Астрономи широм света су помало замућени јер се не могу сложити колико се свемир брзо шири.
Откако је наш универзум настао од експлозије малог мрља бесконачне густине и гравитације, он се балонира, али не и сталном брзином - ширење свемира наставља све брже.
Али како се брзо шири, зашло је у вртоглаву расправу. Мерења ове брзине ширења из оближњих извора изгледа да су у сукобу са истим мерењима која су узета из удаљених извора. Једно могуће објашњење је да се, у основи, у свемиру дешава нешто функи, мењајући брзину ширења.
А један теоретичар је предложио да се појавила потпуно нова честица и промени будућу судбину целог нашег космоса.
Хуббле, Хуббле, напор и невоље
Астрономи су осмислили више паметних начина за мерење онога што називају Хубблеовим параметром или Хуббле константом (за људе који имају ужурбане животе означени као Х0). Овај број представља стопу ширења свемира данас.
Један од начина за мерење брзине ширења данас је сагледавање оближњих супернова, експлозије гаса и прашине покренуте од највећих звезда свемира након њихове смрти. Постоји одређена врста супернове која има врло специфичну светлину, па можемо упоредити колико светли изгледају и колико светли знамо да би требало да буду и израчунати удаљеност. Затим, гледајући светлост из галаксије домаћина супернове, астрофизичари такође могу израчунати колико се брзо удаљавају од нас. Постављањем свих делова заједно можемо израчунати брзину ширења свемира.
Али свемиру је више од експлодирања звезда. Постоји и нешто што се назива космичка микроталасна позадина, што је остатак светлости непосредно након Великог праска, када је наш свемир био тек беба, стара само 380.000 година. Са мисијама попут Планцковог сателита који су задужени за мапирање овог остатка радијације, научници имају невероватно прецизне мапе ове позадине, које се могу користити за добијање врло тачне слике садржаја свемира. И одатле можемо узети те састојке и покренути сат напред са рачунарским моделима и бити у стању да кажемо каква би стопа ширења требало да буде данас - под претпоставком да се основни састојци универзума од тада нису променили.
Ове две процене се не слажу довољно да би се људи мало забринули да нам нешто недостаје.
Погледајте тамну страну
Можда је једно или обе мере нетачно или непотпуно; пуно научника са сваке стране расправе испире одговарајућу количину блата код својих противника. Али ако претпоставимо да су обе мере тачне, онда нам треба нешто друго да објаснимо различита мерења. Пошто једно мерење потиче из врло раног свемира, а друго потиче из релативно новијег времена, размишљање је да можда неки нови састојак космоса мења брзину ширења свемира на начин који још нисмо забележили у нашем модели.
А оно што данас доминира ширењем свемира је мистериозни феномен који називамо тамном енергијом. То је феноменално име за нешто што у основи не разумијемо. Све што знамо је да се брзина ширења свемира данас убрзава, а силу која покреће ово убрзање називамо „тамном енергијом“.
У нашим поређењима од младог универзума до данашњег универзума, физичари претпостављају да је тамна енергија (ма шта она била) константна. Али са овом претпоставком имамо тренутно неслагање, па се можда тамна енергија мења.
Ваљда вреди пуцати. Претпоставимо да се тамна енергија мења.
Научници сумњају да тамна енергија има неке везе са енергијом која је закључана у вакууму простора и времена. Та енергија долази из свих „квантних поља“ која прожимају универзум.
У савременој квантној физици свака врста честица је везана за своје одређено поље. Та поља се перу кроз свемир-време, а понекад се делови поља заиста узбуде, постајући честице које знамо и волимо - попут електрона и кваркова и неутрина. Дакле, сви електрони припадају електронском пољу, сви неутрини припадају неутринском пољу, и тако даље. Интеракција ових поља чини основну основу за наше разумевање квантног света.
И без обзира где идете у свемир, не можете избећи квантна поља. Чак и када не вибрирају довољно на одређеној локацији да би направили честицу, они су и даље ту, вијугају и вибрирају и раде своју нормалну квантну ствар. Дакле, ова квантна поља имају основну количину енергије повезана са њима, чак и у самом празном празном вакууму.
Ако желимо да искористимо егзотичну квантну енергију вакуума простор-времена да објаснимо тамну енергију, одмах наилазимо на проблеме. Када изводимо веома једноставне, врло наивне прорачуне колико енергије има у вакууму због свих квантних поља, завршимо са бројем који је око 120 реда јачи него што опажамо да тамна енергија буде. Упс.
С друге стране, када испробамо неке софистицираније прорачуне, на крају имамо број који је нула. Које се такође не слаже са измереном количином тамне енергије. Опет.
Дакле, без обзира на све, имамо заиста тежак покушај да разумемо тамну енергију кроз језик вакуум енергије простора-времена (енергије коју стварају та квантна поља). Али ако су та мерења брзине ширења тачна и тамна енергија се заиста мења, онда би нам ово могло дати назнаку у природи тих квантних поља. Конкретно, ако се тамна енергија мења, то значи да су се и сама квантна поља променила.
Појављује се нови непријатељ
У недавном раду објављеном на мрежи у часопису о претискупу арКсив, теоријски физичар Массимо Цердонио са Универзитета у Падови израчунао је количину промена у квантним пољима потребним да би се објасниле промене тамне енергије.
Ако постоји ново квантно поље одговорно за промену тамне енергије, то значи да у свемиру постоји нова честица.
А количина промене тамне енергије коју је израчунао Цердонио захтева одређену врсту масе честица, за коју се испоставља да је отприлике иста маса нове врсте честица која је већ предвиђена: такозвана аксија. Физичари су измислили ову теоријску честицу да би решили неке проблеме са нашим квантним разумевањем јаке нуклеарне силе.
Ова честица се вероватно појавила у врло раном универзуму, али је „скривала“ у позадини, док су друге силе и честице контролисале правац универзума. А сада је ред на осовини ...
Упркос томе, никада нисмо открили аксиону, али ако су ове калкулације тачне, онда то значи да је аксија тамо, и испуњава свемир и његово квантно поље. Такође, ова хипотетичка аксија већ постаје приметна променом количине тамне енергије у космосу. Па би могло бити да иако ову честицу никада нисмо видели у лабораторији, она већ мења наш свемир у највећим размерама.
