Att universums expansion kan vara en hägring föreslås i en ny studie.
Denna i studien nya teori om kosmos föreslås även lösningar till
den mörka energin och mörka materians mysterium vilka sammantaget forskare anser står för cirka 95% av
den totala energin och materien i universum.
Studien publicerades i en artikel den 2
juni 2023 i tidskriften Classical and Quantum Gravity, av professorn i teoretisk
fysik Lucas Lombriser som arbetar på universitetet i Genève.
Forskare har sedan länge funnit bevis för att universums expansion accelererar snabbare och snabbare. Denna accelererande expansion beskrivs i en term som kallas den kosmologiska konstanten eller lambda.
Den kosmologiska konstanten är en gåta för
kosmologer eftersom förutsägelser av dess värde som gjorts utifrån
partikelfysik skiljer sig från faktiska observationer med 120
storleksordningar. Den kosmologiska konstanten har därför beskrivits som
"den oförstådda förutsägelsen i fysikens historia".
Kosmologer försöker ofta lösa skillnaden av lambdas (den kosmologiska konstanten)
olika värden genom att föreslå att den beror på ännu ej funna nya partiklar
eller fysiska krafter, men Lombriser tacklar detta påstående genom att omtolka och göra förståeligt dessa värden utifrån det som vi redan vet finns.
I studien av kosmos och dess olösta pussel utfördes en matematisk omvandling av de fysiska lagar som styr det, berättar Lombriser för Live Science via e-post.
I Lombrisers matematiska tolkning expanderar
universum inte utan är platt och statiskt, likt Einstein en gång trodde. De
effekter vi observerar som pekar på expansion förklaras istället av
utvecklingen av massorna av partiklar - som protoner och elektroner - över tid.
I den här teorin uppstår dessa partiklar från ett
fält som genomsyrar rumtiden. Den kosmologiska
konstanten bestäms av fältets massa och eftersom detta fält skiftar, skiftar
också massorna av partiklarna som uppstår. Den kosmologiska konstanten varierar
fortfarande med tiden i denna teori men i denna modell beror variationen på att
partikelmassan förändras över tid inte av att universum expanderar.
I modellen resulterar dessa fältskiftningar i större
rödförskjutning (då vi ser på dem och åldersbestämmer efter denna) för avlägsna galaxhopar än vad traditionella kosmologiska
modeller förutsäger. Och på det viset förblir den kosmologiska konstanten
trogen denna modells förutsägelser.
Jag blev förvånad över att det kosmologiska konstant
problemet helt enkelt verkar försvinna i detta nya synsätt på kosmos, beskriver
Lombriser.
Lombrisers nya ramverk tar även itu med några av
kosmologins andra problem, inklusive den mörka materiens natur. Den mörka materian
överträffar vanliga materiepartiklar med ett förhållande mellan 5 och 1 men
förblir mystisk eftersom den inte interagerar med ljus. Den förblir osynlig.
Lombriser föreslår att skiftningar i fältets massa (se ovan) också kunde bete sig som ett så kallat axionfält med axioner (en hypotetisk elementarpartikel med spinn noll, det vill säga den är en boson) som hypotetiska partiklar som en kandidat till vad mörk materia består av.
Dessa fältskiftningar kan också göra sig av med mörk energi. Den hypotetiska kraft som sträcker ut sig i rymden och därmed driver galaxer isär snabbare och snabbare. I denna modell skulle effekten av mörk energi, enligt Lombriser, förklaras av partikelmassor som tar en annan evolutionär väg över tid i universum. Postdoktoral forskare vid Universidad ECCI, Bogotá, Colombia, Luz Ángela García var imponerad av Lombrisers nya tolkning och hur många problem modellen löser.
"Studien är ganska intressant och ger ett
ovanligt resultat för flera problem i kosmologi, säger García, som dock inte var
inblandad i forskningen, till Live Science. Teorin ger ett utlopp för de
nuvarande spänningarna (gåtorna) i kosmologin.
García uppmanade dock till försiktighet vid
bedömningen av studiens resultat och sa att det innehåller element i sin
teoretiska modell som sannolikt inte kan testas genom observationer åtminstone inte
inom en snar framtid och därmed inte bekräftas.
