Нова теорія квантової гравітації вирішує головну загадку космології: що з'ясували фізики

Уже майже 100 років учені знають, що Всесвіт розширюється. Але за останні десятиліття з'ясувалося, що різні виміри швидкості розширення Всесвіту або постійної Габбла, призводять до загадкових невідповідностей. Щоб розв'язати проблему, фізики пропонують включити квантові ефекти в теорію, яка використовується для визначення швидкості розширення космосу. Таким чином, вчені вважають, що варіант теорії квантової гравітації, яка повинна об'єднати квантову фізику і загальну теорію відносності Ейнштейна, може допомогти вирішити одну з головних загадок космології. Результати дослідження були опубліковані в журналі Classical and Quantum Gravity, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Невідповідність у розрахунках під час вимірювання швидкості розширення космосу

Про те, що Всесвіт розширюється, вперше повідомив у 1929 році астроном Едвін Габбл. Він з'ясував, що, чим далі від Землі знаходяться галактики, тим швидше вони віддаляються від нас. Уже в 21 столітті астрофізики за допомогою спостережень за далекими космічними об'єктами і реліктовим випромінюванням (світло, що залишилося після Великого вибуху) вирахували швидкість розширення космосу. Але виявилося, що різниця в значенні постійної Хаблла становить приблизно 10%. Ця невідповідність отримала назву проблема Габбла і говорить про те, що вчені, можливо, не зовсім правильно розуміють еволюцію Всесвіту.

Автори нового дослідження запропонували своє рішення цієї проблеми, яке дає змогу узгодити протиріччя в отриманих результатах вимірювань. За словами авторів, астрофізики роблять висновок про постійну Габбла опосередковано за допомогою еволюційної моделі Всесвіту, в основі якої лежить загальна теорія відносності Ейнштейна.

Квантові ефекти

Вчені запропонували внести зміни в цю теорію з урахуванням квантових ефектів. Ці ефекти, які притаманні фундаментальним взаємодіям, включають випадкові коливання поля і спонтанне народження частинок із космічного вакууму.

Хоча вчені можуть враховувати квантові ефекти в теорії інших полів, але квантова гравітація залишається невловимою. Тому подібні розрахунки робити дуже важко, а іноді й неможливо. Автори дослідження зосередилися на широких ефектах квантової гравітації, які є спільними для багатьох запропонованих теорій.

Розв'язання проблеми Габбла

Результати показали, що якщо враховувати квантові ефекти під час опису гравітаційних взаємодій під час космічної інфляції (найперша стадія розширення космосу), то це змінює передбачення теорії відносності щодо властивостей реліктового випромінювання. Таким чином обидва отримані значення сталої Габбла в цьому випадку збігаються.

Вчені визнають, що це лише теоретичне дослідження і остаточні висновки можна буде зробити лише коли буде створено повноцінну теорію квантової гравітації. Проте вони вважають свої результати обнадійливими.

За словами фізиків, зв'язок між реліктовим випромінюванням і ефектами квантової гравітації відкриває шлях до експериментального вивчення цих ефектів у найближчому майбутньому.

Якщо все в космосі обертається навколо чогось, то чи робить це Чумацький Шлях? На це запитання дали відповідь учені, як уже писав Фокус. Хоча Земля і всі планети обертаються навколо Сонця, в галактичних масштабах все набагато складніше.

Також Фокус писав про те, що чорні діри, як припускає нове дослідження, насправді не є тим, чим здаються. Фізики таким чином пропонують рішення загадки, пов'язаної з тим, що в надрах чорної діри порушуються відомі закони фізики.