宇宙は永遠に拡大するのでしょうか、それとも最終的には小さな斑点に崩壊するのでしょうか？
6月に発表された論文は、主要な物理学の理論によれば、無限の拡張は不可能であることを示唆しています。
ウィーン工科大学の物理学者であるティム・ラーセ氏は、「人々は、それが真実で発見されれば素晴らしいものになるので、とても感情的になる」と語った。
今、Wraseと彼の同僚は、その議論に大きな穴を開ける別の研究を発表しました。これは、拡大し続ける宇宙はまだ排除できないことを意味します。
暗黒エネルギーと宇宙膨張
私たちの宇宙には、重力に対抗するように見える、目に見えない巨大な力が浸透しています。物理学者はこの力を暗黒エネルギーと呼び、それは私たちの宇宙を常に外に押し出していると考えられています。
しかし6月、物理学者のグループがプレプリントジャーナルarXivに論文を発表し、暗黒エネルギーが時間とともに変化することを示唆しています。これは、宇宙が永遠に拡大するのではなく、最終的にビッグバン以前のサイズに崩壊する可能性があることを意味します。
しかし、ほとんどすぐに、物理学者は理論に問題を見つけました。いくつかの独立したグループがその後、予想の修正を提案する論文を発表しました。さて、ジャーナルPhysical Review Dの10月2日に発表された論文は、現状では、ヒッグス粒子の存在を説明できないため、元の予想は真実ではないことを示唆しています。ラージハドロンコライダー、フランスとスイスの国境にある巨大な粒子コライダー。
それでも、理論上の微調整を少し加えても、崩壊する宇宙の推測はまだ実行可能である可能性があると、新しいPhysical Review Dペーパーの共著者であるWraseはLive Scienceに語った。
これまで存在していたすべてをどのように説明しますか？
ストリング理論は、すべての理論と呼ばれることもありますが、アインシュタインの一般相対性理論と量子力学を統合するための、数学的にはエレガントですが実験的に証明されていないフレームワークです。ストリング理論は、宇宙を構成するすべての粒子が実際にはドットではなく、振動する1次元のストリングであることを示唆しています。これらの振動の違いにより、ある粒子を光子として、別の粒子を電子として見ることができます。
しかし、弦理論が宇宙にとって実行可能な説明となるためには、暗黒エネルギーを組み込む必要があります。
この暗黒のエネルギーが、山と谷の風景の中のボールのように、それが持つ潜在的なエネルギーの量を表すと想像してください、とWraseは言いました。ボールが山の頂上に立っている場合、それは静止している可能性がありますが、わずかな摂動で転がることができるため、不安定です。ボールが谷に座っている場合、ボールは変化も移動もせず、エネルギーが低く、安定した宇宙に存在します。強いプッシュをしてもボールは谷にロールバックするからです。
ストリング理論家は、暗黒エネルギーは宇宙では一定で不変であると長い間考えていました。言い換えれば、山の頂上から転がるのではなく、時間の経過とともに変化することなく、山の間の谷に寄り添っていると、Wrase氏は語った。
しかし、6月に出された推測は、ストリング理論が機能するためには、風景には海抜の山や谷がないことを示唆しています。 （この概念では、私たちの宇宙は海面の上に立っています。暗黒エネルギーが宇宙を引き寄せるか、宇宙を押し離し始めるポイントを比喩的に示します。）
むしろ、風景はわずかな斜面であり、暗黒のエネルギーの球が常に下に向かって転がっています。 「下に転がっている間、暗黒エネルギーはどんどん小さくなります」とWraseは言いました。 「ボールの高さは、宇宙の暗黒エネルギーの量に対応しています。」
この理論では、暗黒エネルギーは最終的に海面下に進み、宇宙をビッグバン以前の形に引き戻し始める可能性があります。
しかし、問題は1つしかない、とWraseは言った。
「そのような不安定な山頂が存在しなければならないことを示した」と彼は言った。これは、ヒッグス粒子が存在することがわかっているためです。また、ヒッグス粒子がこれらの山頂または「不安定な宇宙」上に存在する可能性があり、ほんのわずかなタッチで乱される可能性があることを実験的に証明した、と彼は言った。
宇宙の安定性の難しさ
ハーバード大学の文字列理論家であり、6月の推測論文の筆頭著者であるクムルンヴァファは、元の推測には「不安定な宇宙の問題がある」という電子メールでLive Scienceに語った。この新しい論文と他のいくつかはこの問題を示している、と彼は付け加えた。しかし、Wraseと彼のチームが提案した制限を依然として遵守するであろう推測に対するわずかな修正を提案したいくつかの論文があると彼は言った。
修正された予想でさえ、「私たちは安定した宇宙にいるのではなく、物事は変わるでしょう」とWraseは言いました。改正により、山頂は存在できるが、安定した谷は存在できないと彼は言った。 （馬の鞍の形を想像してください）。ボールは最終的に転がり始めなければならず、暗黒エネルギーは時間とともに変化しなければならない、と彼は付け加えた。しかし、「予想が間違っている場合、暗黒エネルギーは一定である可能性があり、私たちは2つの山の間の谷に座り、」宇宙は拡大し続けるでしょう。
10〜15年以内に、宇宙の膨張をより正確に測定する衛星が、暗黒エネルギーが一定であるか変化しているかどうかを理解するのに役立つことを期待しています。
ヴァファは同意した。 「これらは宇宙論においてエキサイティングな時代であり、うまくいけば、今後数年間で私たちの宇宙における暗黒エネルギーの変化の実験的証拠が見られるでしょう」
