なぜ宇宙は加速的な速度で拡大し、その内容をより大きな次元の空間に広げているのですか？このパズルの最初の解決策、確かに現代の宇宙論で最も魅力的な問題は、4人の理論物理学者、米国エネルギー省のフェルミ国立加速器研究所（シカゴ）（米国）のエドワードW.コルブによって提唱されました：サビノ大学の大学パドヴァ;モントリオール大学（カナダ）のAlessio Notari。パドヴァ（イタリア）のINFN（Istituto Nazionale di Fisica Nucleare）のアントニオ・リオット。彼らの研究は昨日、Physical Review Letters誌に提出されました。
過去100年間、宇宙の拡大は、世紀の最も素晴らしい心を巻き込んで、情熱的な議論の対象となってきました。彼の同時代の人たちと同様に、アルバートアインシュタインは当初、宇宙は静的であると考えていました。彼自身の一般相対性理論が宇宙が膨張または収縮するべきであることを明確に示したとき、アインシュタインは彼の理論に新しい成分を導入することを選びました。彼の「宇宙定数」は、宇宙を絶えず増大させる速度で膨張させる空の空間の質量密度を表しています。
1929年にエドウィンハッブルが宇宙が実際に拡大していることを証明したとき、アインシュタインは彼の宇宙定数を否定し、それを「私の人生の最大の失敗」と呼んだ。その後、ほぼ1世紀後、物理学者は暗黒エネルギーと呼ばれる変種で宇宙定数を復活させました。 1998年に、非常に遠い超新星の観測は、宇宙が加速する速度で拡大していることを示しました。この加速する膨張は、宇宙の全質量の約70％を表す「暗黒エネルギー」という宇宙の新しい構成要素の存在によってのみ説明可能であるように見えました。残りの約25％は、もう1つの神秘的な構成要素、暗黒物質の形をしているようです。通常の物質を構成するのは約5％だけですが、私たちと銀河を構成するクォーク、陽子、中性子、および電子です。
「暗黒エネルギーの仮説は非常に魅力的です」とパドヴァのアントニオリオットは説明します。「一方で、それは深刻な問題を表しています。超対称性やストリング理論などの最も現代的なものでさえも、私たちの観測に必要な量のこの神秘的な暗黒エネルギーの存在を説明できる理論モデルはありません。暗黒エネルギーが理論で予測されたサイズであった場合、宇宙は非常に大きな速度で膨張し、宇宙で私たちが知っているすべての存在を妨げていただろう。」
必要な量の暗黒エネルギーは、既知の自然法則と調和させることが非常に難しいため、物理学者は新しい力、新しい時空の次元、新しい超軽量素粒子など、あらゆる種類のエキゾチックな説明を提案しています。ただし、新しいレポートは宇宙に新しい要素を提案しておらず、宇宙の現在の加速は初期宇宙の標準的な宇宙論モデルの結果であるという認識のみを示唆しています：インフレ。
「加速する宇宙によってもたらされるパラドックスに対する私たちの解決策」とリオットは言います、「1981年に生まれたいわゆるインフレ理論に依存しています。この理論によれば、ビッグバンのほんの一瞬で宇宙は経験しました信じられないほど急速な拡大。これが、宇宙が非常に均質に見える理由を説明しています。最近、ビッグバンに起因するバックグラウンド放射の小さな変動を測定したブーメランとWMAPの実験により、インフレ理論が確認されました。
アインシュタインの一般相対性理論によって予測されたように、宇宙の歴史の早い段階でのインフレ拡大の間に、時空に非常に小さな波紋が生成されたと広く信じられています。これらの波紋は、宇宙の膨張によって引き伸ばされ、今日、私たちの宇宙の地平線をはるかに超えて広がっています。つまり、観測可能な宇宙よりもはるかに広い領域であり、距離は約150億光年です。彼らの現在の論文では、著者らは、観測された宇宙の膨張を増加させ、その加速を説明するのは、これらの宇宙の波紋の進化であると提案しています。
「私たちは、宇宙が今日加速している理由を説明するために、この新しい主要な要素、インフレの時代に発生する時空の波紋をアインシュタインの一般相対性理論に追加するだけでよいことに気づきました」とリオットは言います。 「加速のパズルの解決策は、私たちの宇宙の地平線を超えた宇宙に関係しているようです。神秘的な暗黒エネルギーは必要ありません。」
フェルミラボのコルブは、著者の提案を加速する宇宙に対する最も保守的な説明と呼んだ。 「それは私たちの宇宙の地平線を越えた波紋の物理的影響の適切な説明のみを必要とする」と彼は言った。
今後の実験からのデータは、宇宙学者が提案をテストすることを可能にします。 「アインシュタインが宇宙定数を最初に導入したときに正しかったのか、それとも後でその考えに反論したときに正しかったのかは、まもなく新しい精度の宇宙論観測によってテストされる」とコルブは言った。 「新しいデータにより、宇宙の加速された膨張についての説明とダークエネルギーソリューションを区別できるようになります。」
イタリアの国立核物理学研究所であるINFN（Istituto Nazionale di Fisica Nucleare）は、準核物理学、核物理学、天体粒子物理学の科学研究を支援、調整、実施しており、関連技術の開発に関与しています。
米国イリノイ州バタビアにあるフェルミラボは、粒子物理学と宇宙論の高度な研究に資金を提供するエネルギー省の科学局のために、Universities Research Association、Inc.によって運営されています。
元のソース：Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
