21 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

„Квантовата пяна“ елиминира огромна космическа енергия

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 03 октомври 2019 в 10:1335690
Кредит: CC0 Public Domain

Загадката на енергията на вакуума отдавна интригува физиците. Според съществуващите теории тя трябва да бъде с 120 порядъка повече, отколкото следва от астрономическите наблюдения.

Една нова идея на Стивън Карлип (Steven Carlip) от Калифорнийския университет може да обясни защо празното пространство изглежда запълнено с огромно количество енергия.

Новият модел е описан в научна статия, публикувана в списание Physical Review Letters.

Общоприетата теория предполага, че пространство-времето трябва да бъде запълнено с огромно количество енергия - може би с 10 120 повече, отколкото изглежда. През годините много теоретици предлагат идеи защо е така - повечето се опитват да измислят начин как да се елиминира тази енергия. Но нито един не е бил успешен.

Новата теория на Карлип се основава много на работата на Джон Уилър (John Wheeler) от 50-те години на миналия век - той предполага, че непрекъснатото пространство и време на класическата физика ще се преобразува в състояние на случайни флуктуации, което Уилър нарече „пространствено-времева пяна“. Пяната би съществувала в така наречената скала на Планк, режим с дължини до 10 −35 метра, време до 10 −44 секунди и енергии 10 19 GeV. Тези скали са характерни за началните моменти на Големия взрив.

Уилър твърди, че в такъв малък мащаб дефинирането на време, дължина и енергия ще бъде подчинено на принципа на неопределеност.

Напредъкът в теорията на квантовите полета даде възможност да се анализира пространствено-времевата пяна с по-голяма степен на математическа строгост, отколкото бе възможно по времето на Уилър. Съвременните анализи предполагат, че вакуумът, проникнат от пространствено-времевата пяна, може да притежава огромна присъща енергия. Такава енергия би действала като космологичната константа, фиксиран параметър, който може да се добави към уравненията на Общата теория на относителността. Освен това космологичната константа има същия ефект като „тъмната енергия“, която е създадена, за да обясни защо разширяването на Вселената се ускорява. Въпреки очевидните си ефекти обаче, тъмната енергия е може би 10 120 пъти по-малка от прогнозираната енергия на вакуума в скалата на Планк, разминаване, което теоретиците се мъчат да обяснят.

Оттогава доста физици търсят теоретични механизми, които биха накарали енергията на вакуума в Планковата скала да изчезне. 

Вместо това Карлип предполага, че при сценария на пространствено-времевата пяна, енергията ще съществува навсякъде във вакуума, но ако погледнете много по-отблизо, ще намерите области с размер на Планк, които имат еднаква вероятност да се разширят или свият. И при този сценарий, мозайката от малки области ще изглежда една и съща, равномерна в по-големи области във вакуума - и те няма да се разширяват или свиват, което означава, че ще има нулева космологическа константа. Авторът отбелязва, че при такъв сценарий времето няма да има присъща посока.

Как такава система ще еволюира във времето?

Може би, разширяващите се области на пространството ще стават все по-големи, а от свиващите се скоро практически нищо няма да остане. По този начин скоро във всяка точка всичко ще се състои само от разширяващи се области и отново излиза въпросът защо не се наблюдава разширяване с чак такова невероятно ускорение.

Днес ускореното разширяване на пространството е надеждно потвърден наблюдателен факт, който се свързва с загадъчната тъмна енергия. Съдейки по темповете на това ускорение обаче, количеството тъмна енергия е 10 120 пъти по-малко от предвидената от модела на квантовата пяна. 

Карлип обаче показа, че сценарият с невероятно ускорение на разширяването на Вселената е неправилен. Той смята, че квантовата пяна отново се появява в разширените области на пространството. Освен това изследователят се позовава на предположението, че всички уравнения са обратими във времето, тоест миналото състояние на системата може да бъде еднозначно възстановено в сегашното ѝ състояние. Той използва също специална техника за "слепване" по краищата на разширяващите се и свиващи се участъци от пространство-времето. Накрая той прибягна до някои математически опростявания на модела.

По този начин огромното ускорение на разширяването на пространството, предсказано от теорията на квантовата пяна, действително не съществува, но на микрониво, недостъпно засега за наблюдение и експерименти. На макрониво това не се проявява, като показват астрономическите наблюдения.

Карлип признава, че засега неговият модел не е подробно разработена космологична теория. Тя например не уточнява, откъде все пак се взема това ненулево количество тъмна енергия, което води до наблюдаваното ускорено разширяване на Вселената.

СправкаHiding the Cosmological Constant, S. Carlip, Phys. Rev. Lett. 2019

ИзточникPhysicist suggests 'quantum foam' may explain away huge cosmic energy. Рhys.org


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.