Научници од Универзитетот во Ватерло предлагаат ново објаснување за тоа како започнала вселената, нудејќи свеж поглед кон Големата експлозија и нејзините најрани мигови. Според нивните резултати, наглото рано ширење на вселената можеби не бара дополнителни хипотези, туку природно произлегува од подлабока и поцелосна теорија позната како квантна гравитација.
Истражувањето го предводел д-р Нијајеш Афшорди, професор по физика и астрономија на Универзитетот во Ватерло и Институтот Периметер. Неговиот тим испитал нов начин за поврзување на гравитацијата со квантната физика, која го опишува однесувањето на најмалите честички. Иако Ајнштајновата општа теорија на релативност повеќе од еден век успешно ја објаснува гравитацијата, таа не функционира добро во екстремните услови што владееле при раѓањето на вселената.
За да го надминат тој проблем, истражувачите користеле рамка наречена квадратична квантна гравитација. Според авторите, оваа теорија останува математички стабилна дури и при многу високи енергии, споредливи со оние во првите мигови по Големата експлозија.
Поедноставна и пообединета слика за раната вселена
Повеќето современи објаснувања за Големата експлозија се потпираат на општата релативност, но и на дополнителни елементи воведени за моделите да се усогласат со набљудувањата. Новиот пристап, пак, нуди пообединета слика и ги поврзува најраните фази на вселената директно со моделите што астрономите денес веќе ги користат за проучување на космосот.
Тимот открил дека брзото рано ширење на вселената, познато како инфлација, може да се појави природно во рамките на оваа конзистентна теорија на квантна гравитација. Инфлацијата е централен концепт во космологијата, бидејќи помага да се објасни големата структура на вселената.
Предвидувања што може да се тестираат
Моделот предвидува и минимално ниво на примордијални гравитациски бранови, односно многу слаби набори во простор-времето создадени кратко по Големата експлозија. Идните експерименти би можеле да ги детектираат овие сигнали, што би им дало на научниците ретка можност директно да тестираат идеи за квантното потекло на вселената.
„Оваа работа покажува дека експлозивниот ран раст на вселената може да произлезе директно од подлабока теорија за самата гравитација“, вели Афшорди. „Наместо да додаваме нови елементи во Ајнштајновата теорија, откривме дека брзото ширење се појавува природно кога гравитацијата се третира на начин што останува конзистентен и при екстремно високи енергии.“
Истражувачите велат дека биле изненадени од тоа колку нивните идеи се проверливи. „Иако овој модел се занимава со неверојатно високи енергии, тој води до јасни предвидувања што денешните експерименти навистина можат да ги бараат“, додава Афшорди. „Таа директна врска меѓу квантната гравитација и реалните податоци е ретка и возбудлива.“
Нова ера на прецизна космологија
Ова истражување доаѓа во период кога космологијата станува сè попрецизна. Новите инструменти овозможуваат мерења на вселената со невидена точност. Идните мапирања на галаксии, проучувањата на космичката микробранова позадина и детекторите за гравитациски бранови достигнуваат чувствителност доволна за проверка на идеи што до неодамна биле само теоретски.
Воедно, научниците сè повеќе ги согледуваат ограничувањата на поедноставните модели за раната експанзија на вселената, што ја нагласува потребата од пристапи втемелени во фундаменталната физика.
Во студијата учествувале и Руолин Лиу, докторанд на Ватерло и Периметер, како и д-р Жером Кантен, предавач на École de technologie supérieure и поранешен постдокторски истражувач во Ватерло и Периметер. Тимот планира дополнително да ги прецизира своите предвидувања за идните експерименти и да испита како оваа рамка се поврзува со физиката на честичките и со другите отворени прашања за раната вселена.
Трудот со наслов Ultraviolet completion of the Big Bang in quadratic gravity е објавен во списанието Physical Review Letters.
