Modeli ciklik i Universit: degjenerimi i materies ndodh pafundësisht

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Në fillim të viteve 2000, dy fizikanë nga Universiteti Princeton propozuan një model kozmologjik, sipas të cilit Big Bengu nuk është një ngjarje unike, por hapësira-koha ekzistonte shumë kohë përpara se të lindte universi.

Në modelin ciklik, universi kalon nëpër një cikël të pafundëm vetë-qëndrues. Në vitet 1930, Albert Einstein parashtroi idenë se universi mund të përjetojë një cikël të pafund të goditjeve të mëdha dhe ngjeshjeve të mëdha. Zgjerimi i universit tonë mund të jetë rezultat i rënies së universit paraardhës. Në kuadër të këtij modeli, mund të themi se Universi u rilind nga vdekja e paraardhësit të tij. Nëse po, atëherë Big Bengu nuk ishte diçka unike, është vetëm një shpërthim i vogël mes një numri të pafund të tjerëve. Teoria ciklike nuk zëvendëson domosdoshmërisht teorinë e Big Bengut; përkundrazi, ajo përpiqet t'u përgjigjet pyetjeve të tjera: për shembull, çfarë ndodhi para Big Bengut dhe pse Big Bengu çoi në një periudhë zgjerimi të shpejtë?

Një nga modelet e reja ciklike të Universit u propozua nga Paul Steinhardt dhe Neil Turok në 2001. Steinhardt e përshkroi këtë model në artikullin e tij, i cili u quajt Modeli Cikli i Universit. Në teorinë e fijeve, një membranë ose "brane" është një objekt që ekziston në një numër dimensionesh. Sipas Steinhardt dhe Turok, tre dimensionet hapësinore që shohim korrespondojnë me këto brane. Dy brane 3D mund të ekzistojnë paralelisht, të ndara nga një dimension shtesë, i fshehur. Këto brana - ato mund të mendohen si pllaka metalike - mund të lëvizin përgjatë këtij dimensioni shtesë dhe të përplasen me njëra-tjetrën, duke krijuar Big Bengun, dhe rrjedhimisht universe (si yni). Kur ato përplasen, ngjarjet shpalosen sipas modelit standard të Big Bengut: krijohet lënda e nxehtë dhe rrezatimi, ndodh inflacioni i shpejtë dhe më pas gjithçka ftohet - dhe formohen struktura të tilla si galaktikat, yjet dhe planetët. Megjithatë, Steinhardt dhe Turok argumentojnë se ka gjithmonë një ndërveprim midis këtyre branes, të cilat ata i quajnë inter-brane: i tërheq ato së bashku, duke i bërë ato të përplasen përsëri dhe të prodhojnë Big Bengun e ardhshëm.

Modeli i Steinhardt dhe Turok megjithatë sfidon disa nga supozimet e modelit të Big Bengut. Për shembull, sipas tyre, Big Bengu nuk ishte fillimi i hapësirës dhe kohës, por më tepër një kalim nga një fazë e hershme e evolucionit. Nëse flasim për modelin e Big Bang, atëherë thotë se kjo ngjarje shënoi fillimin e menjëhershëm të hapësirës dhe kohës si të tillë. Për më tepër, në këtë cikël të përplasjes së branes, struktura në shkallë të gjerë të Universit duhet të përcaktohet nga faza e ngjeshjes: domethënë, kjo ndodh para se ato të përplasen dhe të ndodhë Big Bang-u tjetër. Sipas teorisë së Big Bengut, struktura në shkallë të gjerë të universit përcaktohet nga një periudhë e zgjerimit të shpejtë (inflacioni), e cila ndodhi menjëherë pas shpërthimit. Për më tepër, modeli i Big Bengut nuk parashikon se sa kohë do të ekzistojë universi, dhe në modelin Steinhardt kohëzgjatja e çdo cikli është rreth një trilion vjet.

E mira e modelit ciklik të Universit është se, ndryshe nga modeli i Big Bengut, ai mund të shpjegojë të ashtuquajturën konstante kozmologjike. Madhësia e kësaj konstante lidhet drejtpërdrejt me zgjerimin e përshpejtuar të Universit: kjo shpjegon pse hapësira po zgjerohet kaq shpejt. Sipas vëzhgimeve, vlera e konstantës kozmologjike është shumë e vogël. Deri kohët e fundit, besohej se vlera e tij është 120 urdhra të madhësisë më pak se sa parashikohej nga teoria standarde e Big Bengut. Ky ndryshim midis vëzhgimit dhe teorisë ka qenë prej kohësh një nga problemet më të mëdha në kozmologjinë moderne. Megjithatë, jo shumë kohë më parë, u morën të dhëna të reja mbi zgjerimin e Universit, sipas të cilave ai po zgjerohet më shpejt sesa mendohej më parë. Mbetet të presim për vëzhgime të reja dhe konfirmim (ose përgënjeshtrim) të të dhënave të marra tashmë.

Steven Weinberg, laureat i Nobelit 1979, përpiqet të shpjegojë ndryshimin midis vëzhgimit dhe parashikimit të një modeli duke përdorur të ashtuquajturin parim antropik. Sipas tij, vlera e konstantës kozmologjike është e rastësishme dhe ndryshon në pjesë të ndryshme të Universit. Nuk duhet të habitemi që jetojmë në një zonë kaq të rrallë ku vërejmë një vlerë të vogël të kësaj konstante, pasi vetëm me këtë vlerë mund të zhvillohen yjet, planetët dhe jeta. Megjithatë, disa fizikanë nuk janë të kënaqur me këtë shpjegim për shkak të mungesës së provave që kjo vlerë është e ndryshme në rajone të tjera në Universin e vëzhgueshëm.

Një model i ngjashëm u zhvillua nga fizikani amerikan Larry Abbott në vitet 1980. Sidoqoftë, në modelin e tij, ulja e konstantës kozmologjike në vlera të ulëta ishte aq e gjatë sa e gjithë lënda në Univers gjatë një periudhe të tillë do të shpërndahej në hapësirë, duke e lënë atë, në fakt, bosh. Sipas modelit ciklik të Universit të Steinhardt dhe Turok, arsyeja pse vlera e konstantës kozmologjike është kaq e vogël është se fillimisht ishte shumë e madhe, por me kalimin e kohës, me çdo cikël të ri, zvogëlohej. Me fjalë të tjera, me çdo shpërthim të madh, sasia e materies dhe rrezatimit në Univers "zero", por jo konstanta kozmologjike. Gjatë shumë cikleve, vlera e tij ka rënë, dhe sot ne vëzhgojmë pikërisht këtë vlerë (5, 98 x 10-10 J / m3).

Në një intervistë, Neil Turok foli për modelin e tij dhe të Steinhardt të universit ciklik si më poshtë:

“Ne kemi propozuar një mekanizëm në të cilin teoria e superstringut dhe teoria M (teoritë tona më të mira të kombinuara të gravitetit kuantik) lejojnë universin të kalojë përmes Big Bengut. Por për të kuptuar nëse supozimi ynë është plotësisht i qëndrueshëm, nevojitet punë e mëtejshme teorike.

Shkencëtarët shpresojnë se me zhvillimin e teknologjisë do të ketë një mundësi për të testuar këtë teori së bashku me të tjerat. Pra, sipas modelit standard kozmologjik (ΛCDM), një periudhë e njohur si inflacion pasoi menjëherë pas Big Bengut, i cili mbushi universin me valë gravitacionale. Në vitin 2015, u regjistrua një sinjal i valës gravitacionale, forma e të cilit përkoi me parashikimin e Relativitetit të Përgjithshëm për bashkimin e dy vrimave të zeza (GW150914). Në vitin 2017, fizikantët Kip Thorne, Rainer Weiss dhe Barry Barish u nderuan me çmimin Nobel për këtë zbulim. Gjithashtu më pas, valët gravitacionale u regjistruan nga ngjarja e bashkimit të dy yjeve neutron (GW170817). Megjithatë, valët gravitacionale nga inflacioni kozmik nuk janë regjistruar ende. Për më tepër, Steinhardt dhe Turok vërejnë se nëse modeli i tyre është i saktë, atëherë valë të tilla gravitacionale do të jenë shumë të vogla për t'u "zbuluar".