研究者たちは、ビッグバン以前に存在していた縮小宇宙のモデルを開発しました。拡大するにはクリックしてください
ビッグバンは、宇宙が137億年前に単一点として始まった方法を説明し、それ以来拡大していますが、それ以前に何が起こったかは説明していません。ペンシルバニア州立大学の研究者たちは、現在の宇宙にはビッグバンの前を振り返ることができた証拠の痕跡があるはずだと信じています。彼らの研究によると、私たちの拡大する宇宙と同様の時空形状を持つ収縮宇宙がありました。宇宙は崩壊し、それからビッグバンとして「跳ね返り」ました。
アインシュタインの一般相対性理論によれば、ビッグバンは、重要なイベントだけでなく、時空自体が生まれた壮大なイベントである「始まり」を表しています。古典的な理論はその瞬間の前に存在についての手がかりを提供しませんが、ペンシルバニア州の研究チームは量子重力計算を使用して、以前の時代につながるスレッドを見つけました。 「一般相対性理論を使用して、物質が非常に密集して方程式が成り立たなくなる時点まで宇宙を説明することができます」とエバリーファミリーの物理学者で重力物理研究所の所長であるAbhay Ashtekarは言います。とペンシルベニア州のジオメトリ。 「その時点を超えて、アインシュタインでは利用できない量子ツールを適用する必要がありました。」量子物理学と一般相対性理論を組み合わせることで、アシュテカールと彼の2人の博士研究員であるTomasz PawlowskiとParmpreet Singhは、ビッグバンを通じて、私たちと同様の物理学を示す縮小宇宙までたどるモデルを開発できました。
チームは、Physical Review Lettersの最新号で報告された研究で、ビッグバンの前に、それ以外の点では現在の拡大している宇宙の宇宙に類似している時空ジオメトリを持つ収縮宇宙があったことを示しています。重力がこの以前の宇宙を内側に引っ張ったので、時空の量子特性が重力を引力ではなく反発力にさせるポイントに達しました。 「アインシュタインの宇宙論方程式の量子修正を使用して、古典的なビッグバンの代わりに実際に量子バウンスがあることを示しました」とAshtekarは言います。 「別の古典的なビッグバン以前の宇宙が存在するという発見に非常に驚いたので、数か月にわたって異なるパラメーター値でシミュレーションを繰り返しましたが、ビッグバウンスのシナリオは堅固であることがわかりました。」
ビッグバンの前に存在する別の宇宙の一般的な考えは以前に提案されましたが、これは体系的にその存在を確立し、その宇宙の時空ジオメトリのプロパティを推定する最初の数学的記述です。
研究チームはループ物理重力を使用しました。これは量子物理学との一般相対論の統一の問題への主要なアプローチであり、ペンシルベニア州立重力物理学研究所でも先駆者でした。この理論では、時空間ジオメトリ自体が離散的な「原子」構造を持ち、おなじみの連続体は近似にすぎません。空間の構造は、文字通り1次元の量子糸で織られています。ビッグバンの近くでは、この生地は激しく引き裂かれ、ジオメトリの量子的な性質が重要になります。重力が強く反発し、ビッグバウンスが発生します。
「私たちの最初の仕事は、私たちの宇宙の均質なモデルを前提としています」とAshtekarは言います。 「しかし、それはループ量子重力の根底にある考え方に自信を与えてくれました。私たちは、モデルを洗練し続け、私たちが知っている宇宙をよりよく描写し、量子重力の特徴をよりよく理解できるようにします。」
この研究は、全米科学財団、アレクサンダーフォンフンボルト財団、ペンシルバニア州立大学エバリーカレッジオブサイエンスによって後援されました。
元のソース：PSUニュースリリース
