Зашто се свемир шири убрзавањем, ширећи свој садржај на све веће димензије простора? Оригинално решење ове загонетке, свакако најфасцинантнијег питања у савременој космологији, поставила су четири теоријска физичара, Едвард В. Колб из Националне акцелераторне лабораторије за убрзавање Министарства енергетике САД, Чикаго (САД): Сабино Матарресе са Универзитета у Падова; Алессио Нотари са Универзитета у Монтреалу (Канада); и Антонио Риотто из ИНФН-а (Иституто Назионале ди Фисица Нуцлеаре) из Падове (Италија). Њихова студија послата је јуче у часопису Пхисицал Ревиев Леттерс.
Током последњих сто година, ширење свемира било је предмет страствене расправе, ангажујући најблиставије умове века. Као и његови савременици, Алберт Еинстеин је у почетку мислио да је универзум статичан: да се нити шири, нити смањује. Када је његова теорија опште релативности јасно показала да би се свемир требао проширити или уговарати, Ајнштајн је одлучио да уведе нови састојак у своју теорију. Његова „космолошка константа“ представљала је масну густину празног простора који је покренуо свемир да се шири све већом брзином.
Када је 1929. Едвин Хуббле доказао да се универзум у ствари шири, Ајнштајн је одбацио своју космолошку константу називајући је "највећом грешком мог живота". Тада су, скоро век касније, физичари васкрсли космолошку константу у варијанти која се зове тамна енергија. 1998. године, опажања веома удаљених супернова показала су да се свемир шири убрзавајућом брзином. Чинило се да се ово убрзано ширење може објаснити само присуством нове компоненте универзума, „мрачне енергије“, која представља око 70 процената укупне масе свемира. Од осталих, око 25 одсто се чини у облику још једне мистериозне компоненте, тамне материје; док само око 5 процената чини обичну материју, они кваркови, протони, неутрони и електрони од којих смо изграђени и ми и галаксије.
"Хипотеза о тамној енергији је изузетно фасцинантна", објашњава Падова Антонио Риотто, "али с друге стране представља озбиљан проблем. Ниједан теоретски модел, па чак ни најмодернији, као што је суперсиметрија или теорија струна, није у стању да објасни присуство ове мистериозне тамне енергије у оној мери у којој су потребна наша запажања. Да је тамна енергија величине коју теорије предвиђају, универзум би се проширио тако фантастичном брзином да би спречио постојање свега што знамо у нашем космосу. "
Потребну количину тамне енергије толико је тешко ускладити са познатим законима природе да су физичари предложили све врсте егзотичних објашњења, укључујући нове силе, нове димензије просторног времена и нове ултралагане елементарне честице. Међутим, нови извештај не предлаже никакав нови састојак универзума, већ само спознају да је садашње убрзање универзума последица стандардног космолошког модела раног свемира: инфлације.
„Наше решење парадокса који поставља свемир који се убрзава,“ каже Риотто, „ослања се на такозвану инфлаторну теорију, рођену 1981. године. Према овој теорији, у малом делићу секунде након Великог праска, свемир је доживео невероватно брза експанзија. Ово објашњава зашто је наш свемир врло хомоген. Недавно су експерименти „Бумеранг“ и „ВМАП“, који су мерили мала колебања зрачења у позадини која потичу из Великог праска, потврдили инфлаторну теорију.
Опште је мишљење да су током инфлаторне експанзије рано у историји свемира настале врло малене пукотине у свемирском времену, као што је предвиђала Еинстеинова теорија опште релативности. Ове пукотине су се протезале ширењем свемира и простиру се данас далеко изван нашег космичког хоризонта, то је преко региона много већег од посматраног универзума, удаљеност од око 15 милијарди светлосних година. У свом тренутном раду, аутори предлажу да управо еволуција ових космичких раљева повећава посматрано ширење универзума и објашњава његово убрзање.
„Схватили смо да једноставно требате да додате овај нови кључни састојак, валове просторног времена генерисане током епохе инфлације, у Еинстеинову општу релативност да бисте објаснили зашто свемир данас убрзава“, каже Риотто. „Чини се да решење загонетке убрзања укључује свемир изван нашег космичког хоризонта. Није потребна мистериозна тамна енергија. "
Фермилабов Колб назвао је предлог аутора најконзервативнијим објашњењем за убрзавајући универзум. "То захтева само правилно рачуноводство физичких ефеката валовања изван нашег космичког хоризонта", рекао је.
Подаци из предстојећих експеримената омогућиће космолозима да тестирају предлог. "Да ли је Ајнштајн био у праву када је први пут увео космолошку константу или је био у праву када је касније одбацио ту идеју, ускоро ће бити тестиран новом рундом прецизних космолошких запажања", рекао је Колб. "Нови подаци ће нам ускоро омогућити да разликујемо наше објашњење за убрзано ширење свемира и решење тамне енергије."
ИНФН (Иституто Назионале ди Фисица Нуцлеаре), италијански национални институт за нуклеарну физику, подржава, координира и врши научна истраживања у поднуклеарној, нуклеарној и астро честици и укључен је у развој релевантних технологија.
Фермилаб, у Батавији у држави Илиноис, САД, управља Удружење за истраживање универзитета, Инц., за Канцеларију науке Министарства енергетике, која финансира напредна истраживања у физици честица и космологији.
Изворни извор: Иституто Назионале ди Фисица Нуцлеаре
