NY teori som omtolkar kvantmekaniken vid BigBang

 

Bild wikipedia Ett exempel på kvantmekanik. Casimirexperimentet påvisade att negativ energi kan existera i samband med virtuella partiklar och till och med förflytta två metallplattor nära varandra.

Dr. Niayesh Afshordi, professor i fysik och astronomi vid University of Waterloo och Perimeter Institute (PI) var ledare för forskargruppen som utarbetade en ny metod till att kombinera gravitation med kvantfysik. Reglerna som styr hur de minsta partiklarna i universum beter sig. Även om allmänna relativitetsteorin  har varit framgångsrik i mer än ett sekel bryter den ihop vid de extrema förhållanden som rådde då universum kom till enligt nuvarande teori om Big Bang. För att lösa detta problem använde teamet kvadratisk kvantgravitation vilken förblir matematiskt konsekvent även vid extremt höga energier liknande energin som fanns under Big Bang.

De flesta befintliga förklaringar till Big Bang bygger på Einsteins gravitationsteori, plus ytterligare komponenter som lagts till efter hand. Ovan nya tillvägagångssätt erbjuder en mer enhetlig bild som kopplar universums tidigaste ögonblick till den välbeprövade kosmologi som forskare observerar idag.

Forskarteamet fann att Big Bangs snabba tidiga expansion kan uppstå naturligt från denna enkla, konsekventa teori om kvantgravitation, utan att lägga till några extra ingredienser. Denna tidiga expansionsexplosion, oftast kallad inflation, är en central idé i modern kosmologi eftersom den förklarar varför universum ser ut som det gör idag.

Deras nya modell förutspår också ett minimum av de första små gravitationsvågorna. De små krusningar i rumtidens geometri som skapades i de första ögonblicken efter Big Bang. Dessa signaler söks och hoppas upptäckas i kommande experiment vilket ger en sällsynt möjlighet att testa idéer om universums kvantursprung.

"Vårt arbete visar att universums explosiva tidiga tillväxt kunde skett direkt från en djupare gravitationsteori," beskriver  Afshordi. "Istället för att lägga till nya delar till Einsteins teori fann vi att den snabba expansionen uppstår naturligt när gravitationen behandlas på ett sätt som förblir konsekvent vid extremt höga energier."

Forskarna blev förvånade över hur testbar deras teori visade sig vara.

"Även om denna modell hanterar otroligt höga energier, leder den till tydliga förutsägelser som dagens experiment kan leta efter," beskriver Afshordi. "Den direkta kopplingen mellan kvantgravitation och insamlad data är sällsynt och spännande."

Tidpunkten för detta arbete är betydelsefull. Kosmologin går in i en ny era av precision, där nya instrument kan mäta universum med en aldrig tidigare möjlig noggrannhet. Kommande galaxundersökningar, experiment med kosmisk bakgrund och gravitationsvågsdetektorer blir nu tillräckligt känsliga för att testa idéer som tidigare var rent teoretiska men omöjliga att bevisa eller bekräfta. Samtidigt hittar forskare begränsningar i de enklaste modellerna för tidig universumexpansion vilket ökar behovet av nya angreppssätt grundade i grundläggande fysik.

Mystiska objekt därute kan förändra vår syn på fysik.

 

Det kan finnas svarta hålliknande objekt därute vilka om de hittas skulle tvinga fram en ny fysik för att kunna förklaras. I en ny studie beräknas att gravitationsvågobservatorier under de kommande åren kan hitta dessa hypotetiska objekt kända som exotiska kompakta föremål.

Termen "exotiskt kompakt objekt" omfattar en mängd olika teoretiska objekt. Bland möjligheterna finns objekt som verkar ganska lika ett vanligt svart hål men som består av  mörk energi, en mystisk energi som antas orsaka universums accelererade expansion. Ett annat kompakt objekt som skulle kunna lura ute i universum är en strängboll som kan ses som en svart hålliknande knut av grundläggande endimensionella strängar. Detta föreslås i strängteorin. Strängteorin försöker förena och ersätta de nuvarande accepterade teorierna inom fysiken (jag är en av förespråkarna för denna min anm.).

Det som förbinder exotiska kompakta föremål är att de till skillnad från ett svart hål bör sakna den region som kallas händelsehorisonten säger Longo som är  doktorand i fysik vid Universidade Federal do ABC i São Paulo, Brasilien, till Live Science (vars artikel jag hänvisar till i detta inlägg (min anm).

Enligt Albert Einsteins relativitetsteori är händelsehorisontenen en sfär som omger ett svart hål bortom vilket varje kontakt blir enkel resa. (i

Föremål kan glida in i händelsehorisonten men inget kan komma ut ur den – inte ens ljus. Men forskare vet numera att Einsteins relativitetsteori en dag måste bytas ut. Även om teorin är och har varit utomordentligt framgångsrik när det gäller att beskriva gravitation och massiva kosmiska enheter, säger den ingenting om beteendet hos subatomära partiklar. För detta vänder sig fysiker till kvantmekanik.

Förhoppningen är att så småningom få en teori om kvantgravitation som ersätter både relativitetsteorin.  Exotiska kompakta föremål, som skulle vara som ett svart hål men saknar en händelsehorisont kan hjälpa till att ge nödvändig information för att börja konstruera denna framtida teori. Med andra ord nästa paradigm (min anm). 

"Det kommer att bryta med den allmänna relativitetsteorin eftersom denna fysik inte kan  förklara dess viktigaste förutsägelser", sade Longo och hänvisade till händelsehorisonten. "I den meningen skulle vi testa Einsteins gravitationsteori." Longo och hans kollegor har beräknat att under gravitationsvågdetektorernas nästa observationskörning, som börjar sommaren 2022, kan LIGO och dess motsvariga instrument vara känsliga nog för att plocka upp signalen från ett eller flera exotiska kompakta föremål. Bevis på dess existens finns ännu inte (min anm).

Cardoso hoppas upptäcka att dessa  exotiska kompakta föremål visade sig vara mer än spekulationer. "Vi hatar att inte se vad vi förväntar oss", säger Cardoso fysiker vid Instituto Superior Técnico i Lissabon, Portugal, som inte var involverad i arbetet, till Live Science.

Men även om LIGO upptäckter ekon skulle det fortfarande ta lång tid innan forskarsamhället bekräftade att det verkligen bevisade existensen av dessa hypotetiska udda bollar säger Cardoso.

Longo hoppas observatorierna lyckades avslöja några bevis för exotiska kompakta föremål. "Det skulle vara den första antydan till nedbrytningen av den allmänna relativiteten", sade han. " Det skulle vara ett enormt genombrott och extremt spännande."

Jag (min anm,) tvekar till dessa objekts existens. Strängteorin kan säkert förklara detta fenomen utan att ta hjälp av mörka krafter (mörk  energi). Jag anser att  fenomenet inte finns lika lite som jag tror på mörk energi eller mörk materia.

Bild från  https://www.zmescience.com/

”en fundering över universum”.

Vid resa bakåt i tiden stöter vi kanske på problem.

Vad skulle hända dig om du åkte tillbaka i tiden och dödade din egen farfar? Skulle du försvinna i tomma intet då och framtiden förändras? Men om så vem dödade då din farfar?


En modell med fotoner avslöjar att kvantmekaniken kan lösa dilemmat — och även kvantkryptering.


 Tidsresor är enligt teorin i dag möjliga både framåt och bakåt enligt relativitetsteorin där svarta hål används för ändamålet.


I denna teori beskrivs gravitation som en skevhet i rumtiden av energi och materia. Ett extremt kraftfullt gravitationsfält som produceras av ett snurrande svart hål kan i princip göra att rumtiden böjer sig tillbaka in i sig själv. Detta skulle skapa en ”sluten tidskurva”, eller en loop som kan passeras för att resa båkåt i tiden.


Då det gäller paradoxen att resa tillbaks i tiden och döda sin farfar”farfar paradoxen”, ett hypotetiskt scenario där någon använder en CTC en sluten tidskurva enligt ovan för att resa tillbaka i tiden att mörda sin egen farfar och därmed förhindra sin egen senare födelse. Men det behöver för den skull inte innebära att denne försvinner i ingenting och aldrig har existerat.


Vid korsningen av en CTC i syfte att döda sin förfader går  en grundläggande partikel tillbaka i tiden för att vända om till en partikel av annat slag än en människa. Om partikeln gör detta vänder denna tillbaks igenom CTC och inget har hänt.


I det här fallet finns det ingen förhand deterministiska säkerhet till var partikeln hamnande endast en fördelning av sannolikheter. Att partikeln i detta fall människans kommer in ena änden av en CTC och måste dyka upp i andra änden med identiska egenskaper är ingen garanti. Därför är en partikel som avges genom det svarta hålet med en sannolikhet av hälften skulle ange CTC och kom ut i andra änden att vända växeln med en sannolikhet på en halv vilket ger flera möjligheter av ett förlopp enligt en teori och då skulle mordet enbart ha 50 % sannolikhet att lyckas. Men om det lyckas var sker det då och var och hur har det påverkat framtiden och vilken framtid?

Resonemanget är helt i linje med de kända lagarna av kvantmekanik.


För mer om detta resonemang följ länken


Nog är verkligheten annorlunda än den vi en gång lärde oss i skolan.