6 децембра, 2022

Beogradska Nedelja

Најновије вести из Србије на енглеском, најновије вести о Косову на енглеском, вести о српској економији, српске пословне вести, вести о српској политици, балканске регионалне вести у …

Научници су тестирали Ајнштајнову релативност на космолошкој скали и открили нешто чудно: СциенцеАлерт

Научници су тестирали Ајнштајнову релативност на космолошкој скали и открили нешто чудно: СциенцеАлерт

Све у универзуму има гравитацију – и осећа је. Међутим, ова најчешћа фундаментална сила представља највеће изазове за физичаре.

Општа теорија релативности Алберта Ајнштајна Био је изузетно успешан у описивању гравитационог привлачења звезда и планета, али изгледа да није сасвим тачно на свим скалама.

општа релативност Прошао је вишегодишње тестове посматрања, од Еддингтоново мерење Од преламања светлости звезда од сунца 1919. до Најновија детекција гравитационих таласа.

Међутим, празнине у нашем разумевању почињу да се појављују када покушамо да га применимо на веома малим удаљеностима и где Закони квантне механике функционишуили када покушавамо да опишемо цео универзум.

Наша нова студија, Објављено у природна астрономијаСада је тестирао Ајнштајнову теорију у највећој мери.

Верујемо да би наш приступ једног дана могао помоћи у решавању неких од највећих мистерија у космологији, а резултати сугеришу да би општу релативност можда требало модификовати на овој скали.

неисправан модел?

Квантна теорија предвиђа да је празан простор, празнина, пун енергије. Не примећујемо њихово присуство јер наши уређаји могу само да мере промене у енергији, а не њихову укупну количину.

Међутим, према Ајнштајну, енергија вакуума има одбојну привлачност – она раставља празан простор. Занимљиво је да је 1998. откривено да се ширење свемира у ствари убрзава (откриће које је одобрено са Нобелова награда за физику 2011).

Међутим, количина енергије вакуума, одн тамна енергија Како је названо, потребно је објаснити да је убрзање много редова величине мање од онога што квантна теорија предвиђа.

Отуда је велико питање, названо „Проблем старе космолошке константе“, да ли је енергија вакуума заиста привучена – што доводи до силе гравитације и мења ширење универзума.

READ  Руски космонаути завршили су свемирску шетњу како би створили роботску руку од 37 стопа

Ако јесте, зашто је његова привлачност толико слабија него што се очекивало? Ако вакуум уопште није привучен, шта узрокује космичко убрзање?

Не знамо шта је тамна енергија, али морамо да претпоставимо њено постојање да бисмо објаснили ширење универзума.

Исто тако, такође треба да претпоставимо да постоји нека врста постојања невидљиве материје назване Тамна материјаДа објаснимо како су галаксије и јата еволуирали на начин на који их данас посматрамо.

Ове претпоставке су уграђене у стандардну космолошку теорију научника, названу Ламбда модел хладне тамне материје (ЛЦДМ) – која сугерише да у свемиру постоји 70 одсто тамне енергије, 25 одсто тамне материје и 5 одсто обичне материје. Овај модел је био изузетно успешан у уклапању свих података које су космолози прикупили у последњих 20 година.

Али чињеница да се већи део универзума састоји од сила и тамне материје, које попримају чудне, бесмислене вредности, навела је многе физичаре да се запитају да ли Ајнштајнова теорија гравитације треба да буде модификована да би се описао цео универзум.

Нови развој се појавио пре неколико година када је постало очигледно да различити начини мерења стопе космичке експанзије, тзв. Хаблова константадати различите одговоре – проблем познат као Хуббле тензија.

Неслагање или напетост између две вредности Хаблове константе.

Први је број предвиђен ЛЦДМ космолошким моделом, који је развијен да одговара Светлост коју је оставио Велики прасак (Тхе космичка микроталасна позадина зрачење).

Други је брзина ширења, која се мери посматрањем супернова у удаљеним галаксијама.

Предложено је неколико теоријских идеја за методе ЛЦДМ модулације да би се објаснила Хаблова напетост. Међу њима су и алтернативне теорије гравитације.

READ  Откријте чудне врсте пчела користећи њушку налик псу

Трагајући за одговорима

Можемо да дизајнирамо тестове да проверимо да ли се универзум придржава правила Ајнштајнове теорије.

Општа теорија релативности описује гравитацију као закривљеност или отклон простора и времена, који савија путеве дуж којих путују светлост и материја. Оно што је важно, предвиђа да би путање светлости и зрака материје требало да буду савијене гравитацијом на исти начин.

Заједно са тимом космолога, тестирали смо фундаменталне законе опште релативности. Такође смо истражили да ли би модификовање Ајнштајнове теорије могло помоћи у решавању неких отворених проблема у космологији, као што је Хаблова напетост.

Да бисмо сазнали да ли је општа теорија релативности тачна у великим размерама, по први пут смо кренули да истовремено истражујемо три њена аспекта. То су били ширење универзума, ефекти гравитације на светлост и ефекти гравитације на материју.

Користећи статистичку методу познату као Бајесов закључак, реконструисали смо гравитацију универзума кроз космичку историју у компјутерском моделу заснованом на ова три параметра.

Можемо проценити параметре користећи космичке микроталасне позадинске податке са Планцк сателита, каталоге супернова, као и посматрања облика и дистрибуције удаљених галаксија помоћу СДСС И тхе ДЕ телескопи.

Затим смо упоредили нашу реконструкцију са предвиђањем са ЛЦДМ моделом (у суштини Ајнштајнов модел).

Пронашли смо занимљиве наговештаје о могућем неслагању са Ајнштајновим предвиђањима, иако са прилично ниским статистичким значајем.

То значи да и даље постоји могућност да ће гравитација функционисати другачије у великим размерама и да ће општа релативност можда морати да буде модификована.

Наша студија је такође открила да је веома тешко решити проблем Хаблове напетости само променом теорије гравитације.

READ  По први пут, истраживачи су створили молекул РНК који се реплицира

Можда би за комплетно решење била потребна нова компонента космолошког модела, која је постојала пре времена када су се протони и електрони први пут комбиновали да би формирали водоник након велика експлозијакао што је посебан облик тамне материје, рани тип тамне енергије или примордијална магнетна поља.

Или можда постоји непозната систематска грешка у подацима.

Међутим, наша студија је показала да је могуће тестирати валидност опште теорије релативности на космичким удаљеностима користећи податке посматрања. Иако још увек нисмо решили проблем Хабла, имаћемо много података из нових сонди за неколико година.

То значи да ћемо моћи да користимо ове статистичке методе да даље модификујемо општу релативност, и да истражимо границе модификација, да отворимо пут за решавање неких од отворених изазова у космологији.

Казуиа Коиамапрофесор космологије, Универзитет у Портсмуту И тхе Левон Богосианпрофесор физике, Универзитет Симон Фрасер

Овај чланак је поново објављен од Разговор Под Цреативе Цоммонс лиценцом. Прочитајте оригинални чланак.