การค้นพบเมื่อ 10 ปีที่แล้วว่าการขยายตัวของเอกภพกำลังเร่งขึ้น ซึ่งหมายความว่าเอกภพส่วนใหญ่ประกอบด้วยสสารที่ขับไล่ด้วยแรงโน้มถ่วงซึ่งเรียกว่าพลังงานมืด เป็นหนึ่งในข้อสังเกตที่ลึกซึ้งที่สุดในจักรวาลวิทยา นักทฤษฎีหลายคนได้โต้เถียงกันเมื่อไม่กี่ปีก่อนหน้านี้ว่าต้องมีบางอย่างเช่นพลังงานมืด เหตุผลที่สสารดังกล่าวสามารถขจัดความไม่สอดคล้องกันในการวัดการสังเคราะห์นิวเคลียส
ของบิกแบง
และอายุของเอกภพ แต่การสังเกตโดยตรงของการเร่งความเร็วของจักรวาลผ่านการวัดซุปเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกล แสดงให้ทั้งชุมชนเห็นว่าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการของจักรวาลจำเป็นต้องมีการยกเครื่องครั้งใหญ่เราไม่มีคำอธิบายใด ๆ เกี่ยวกับความหนาแน่นที่วัดได้ของพลังงานมืดตามทฤษฎี
พื้นฐานทางฟิสิกส์ของอนุภาค เนื่องจากเงื่อนไขเริ่มต้นของเอกภพน่าจะถูกกำหนดโดยกฎพื้นฐานดังกล่าว การทำความเข้าใจว่าพลังงานมืดคืออะไรจะทำให้เราสงสัยความรู้ของเราเกี่ยวกับช่วงเวลาแรกสุดของบิกแบงอย่างไม่ต้องสงสัย นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงน่าตื่นเต้นมากที่จะลองไขปริศนาทั้งต้นกำเนิด
และธรรมชาติของพลังงานรูปแบบแปลกใหม่ที่ดูเหมือนจะแทรกซึมอยู่ในอวกาศอันว่างเปล่าอย่างไรก็ตาม ปัญหาคือมีความเป็นไปได้ค่อนข้างมากที่การสังเกตในอนาคต ซึ่งถูกจำกัดโดยทั้งความไม่แน่นอนในการทดลองและการขาดแนวทางเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องค้นหา
จะทำให้เกิดแสงสว่างใหม่เล็กน้อยสำหรับคำถามที่สำคัญทั้งหมดเหล่านี้ แต่เราอาจต้องการแนวคิดทางทฤษฎีใหม่ๆ เพื่อแก้ไขธรรมชาติของพลังงานมืด และสิ่งเหล่านี้มักจะเกิดขึ้นได้ยากกว่าการสังเกตใหม่ๆ
คำทำนายที่ผิดคาดแม้ว่าเราจะไม่มีทฤษฎีที่ช่วยให้เราสามารถทำนายค่าที่สังเกตได้ของความหนาแน่น
ของพลังงานมืด แต่เรามีตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับต้นกำเนิดของมัน นั่นก็คือค่าคงที่ของจักรวาลวิทยา Einstein เสนอในปี 1917 เป็นคำพิเศษในสมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาเพื่อทำให้เอกภพคงที่และเป็นนิรันดร์ (ซึ่งเป็นภูมิปัญญาที่แพร่หลายในเวลานั้น)ค่าคงตัวของจักรวาลคือรูปแบบหนึ่งของ
“การต้านแรงโน้มถ่วง”
ที่แทรกซึมอยู่ในอวกาศทั้งหมดอย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1960 เป็นต้นมา คำที่คงที่เช่นนี้มีรากฐานทางทฤษฎีทางเลือก กลศาสตร์ควอนตัมรวมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพหมายความว่าพื้นที่ว่างเต็มไปด้วยอนุภาคเสมือนจริงที่ปรากฏขึ้นและออกจากการดำรงอยู่อย่างรวดเร็ว
จนเราไม่สามารถตรวจจับพวกมันได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม อนุภาคเหล่านี้ทิ้งรอยประทับที่วัดได้บนทุกสิ่ง ตั้งแต่ระยะห่างระหว่างระดับพลังงานปรมาณูไปจนถึงแรง Casimir ที่ดึงแผ่นโลหะเข้ามาใกล้กันเราอาจคาดว่าอนุภาคเสมือนเหล่านี้จะให้พลังงานแก่พื้นที่ว่าง ซึ่งจะส่งผลให้เกิดค่าคงตัวของเอกภพเดิม
ของไอน์สไตน์ที่เหมือนกันซึ่งจะนำไปสู่การผลักกันของจักรวาลและด้วยเหตุนี้จักรวาลจึงมีความเร่ง รูปแบบของ “พลังงานสุญญากาศ” นี้มีแรงดึงดูดที่ผลักออกเพราะมีแรงดันลบที่มีขนาดเท่ากันและตรงกันข้ามกับความหนาแน่นของพลังงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง อัตราส่วนของความดันต่อความหนาแน่น
ของพลังงาน
เรียกว่าพารามิเตอร์ “สมการสถานะ” w — มีค่าเป็น –1คำอธิบายขั้นพื้นฐานด้วยกล้องจุลทรรศน์สำหรับพลังงานมืดเป็นสิ่งที่นักจักรวาลวิทยากำลังมองหา แต่มีสิ่งหนึ่งที่จับต้องได้: เมื่อเราพยายามประเมินขนาดของพลังงานสุญญากาศตามความเข้าใจปัจจุบันของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาคมูลฐาน
เราจะได้ค่าที่มากกว่าค่าที่วัดได้ 120 คำสั่ง! ซึ่งหมายความว่าหากพลังงานมืดสอดคล้องกับค่าคงที่ของจักรวาลซึ่งเกิดจากพลังงานสุญญากาศที่ไม่เป็นศูนย์ แสดงว่ามีบางอย่างผิดปกติโดยพื้นฐานกับความรู้ของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาค ในทางกลับกัน แหล่งที่มาของพลังงานมืดอาจเลียนแบบค่าคงที่
ของจักรวาลในปัจจุบันเท่านั้น และแท้จริงแล้วอาจเป็นสิ่งที่ซับซ้อนกว่านั้นซึ่งแปรผันตามเวลา แท้จริงแล้ว แหล่งพลังงานมืดดังกล่าวอาจหายไปโดยสิ้นเชิงในอนาคตก็ได้ ซึ่งอาจหมายความว่าพลังงานสุญญากาศพื้นฐานของธรรมชาติมีค่าเป็นศูนย์ จากนั้นเราจะสามารถเข้าใจคุณค่าดังกล่าว
ว่าเกิดจากความสมมาตรใหม่ของธรรมชาติที่ยกเลิกการมีส่วนร่วมของอนุภาคเสมือนทั้งหมดแต่ในนั้นถูอยู่ วิธีเดียวที่เราจะระบุได้จากการสังเกตว่าพลังงานมืดไม่ใช่ค่าคงที่ของจักรวาลก็คือการวัดสมการของพารามิเตอร์สถานะ wและพบว่ามันไม่เท่ากับ –1 หากค่าที่วัดได้นั้นแยกไม่ออกจาก –1
ภายในความไม่แน่นอนจากการทดลอง แสดงว่าเราไม่ได้เรียนรู้อะไรเลยเพราะพลังงานมืดอาจเป็นค่าคงที่ของจักรวาลวิทยาหรืออย่างอื่นที่แปลกใหม่น้อยกว่า (หรือมากกว่า) ซึ่งมีพฤติกรรมคล้ายกันมาก ความท้าทายในการสังเกตในการแยกแยะระหว่างสถานการณ์เหล่านี้เป็นสิ่งที่น่ากลัวอย่างยิ่ง
ความท้าทายเชิงสังเกตข้อมูลที่มีอยู่แสดงว่า –1.2 < w < –0.8 ซึ่งหมายความว่าเรารู้ว่าwใกล้เคียงกับค่าคงที่จักรวาลวิทยาของ –1 มาก แต่เนื่องจากเราไม่มีทฤษฎีใดๆ ที่จะชี้นำเราหาก ค่า wไม่เท่ากับ –1 ไม่ว่าวันนี้หรือก่อนหน้านี้ในประวัติศาสตร์จักรวาล เราจึงต้องยอมให้มีความเป็นไปได้ที่wแปรผันตามเวลา
โดยพลการ เมื่อความไม่แน่นอนทางทฤษฎีนี้รวมกับความไม่แน่นอนอย่างเป็นระบบของการสังเกต เช่น เนื่องจากความยากลำบากในการระบุความสว่างสัมบูรณ์ของซูเปอร์โนวา จะเป็นการยากที่จะบอกได้ว่าสมการของสถานะของพลังงานมืดเบี่ยงเบนจาก –1 จริง ๆ ในเวลาใด ๆ ในอดีตที่ผ่านมา.
เมื่อต้นปีนี้ ฉันร่วมกับ Dragan Huterer จาก University of Chicago และ Kate Jones-Smith จาก Case Western Reserve University ได้คำนวณว่าแม้ว่าจะมีการสังเกตการณ์ซูเปอร์โนวา 3,000 ครั้งด้วยความแม่นยำในการวัดที่ดีกว่าสิ่งใดๆ ที่เป็นไปได้จนถึงตอนนี้เล็กน้อย
Credit : historyuncolored.com madmansdrum.com thesailormoonshop.com thenorthfaceoutletinc.com tequieroenidiomas.com cascadaverdelodge.com riversandcrows.net caripoddock.net leaveamarkauctions.com correioregistado.com
