Terdapat masalah asas dalam fizik.
Satu nombor yang dipanggil konstan kosmologi, menjembatani dunia mikroskopik mekanik kuantum dan dunia makroskopik teori relativiti umum Einstein. Tetapi teori tidak boleh menyetujui nilainya.
Sebenarnya terdapat perbezaan yang besar di antara nilai yang diamati dari pemalar ini dan teori apa yang meramalkan bahawa ia secara meluas dianggap sebagai ramalan terburuk dalam sejarah fizik. Menyelesaikan percanggahan ini mungkin matlamat utama fizik teori abad ini.
Lucas Lombriser, seorang penolong profesor fizik teoritis di Universiti Geneva di Switzerland, telah memperkenalkan satu cara baru untuk menilai graviti persamaan Albert Einstein untuk mencari nilai untuk pemalar kosmologi yang hampir sepadan dengan nilai yang diperhatikannya. Beliau menerbitkan kaedahnya dalam talian dalam edisi Oktober 10 jurnal Fisika B.
Bagaimana kesalahan terbesar Einstein menjadi tenaga gelap
Kisah pemalar kosmologi bermula lebih dari satu abad yang lalu apabila Einstein menyampaikan satu set persamaan, yang kini dikenali sebagai persamaan medan Einstein, yang menjadi kerangka teorinya tentang kerelatifan umum. Persamaan menjelaskan bagaimana masalah dan tenaga melambatkan fabrik ruang dan masa untuk mencipta daya graviti. Pada masa itu, kedua-dua Einstein dan ahli astronomi bersetuju bahawa alam semesta telah diperbetulkan dan ruang keseluruhan di antara galaksi tidak berubah. Walau bagaimanapun, apabila Einstein menggunakan relativiti umum kepada alam semesta secara keseluruhannya, teorinya meramalkan alam semesta yang tidak stabil yang sama ada akan berkembang atau berkontrak. Untuk memaksa alam semesta menjadi statik, Einstein ditarik pada pemalar kosmologi.
Hampir satu dekad kemudian, seorang lagi ahli fizikal, Edwin Hubble, mendapati bahawa alam semesta kita tidak statik, tetapi berkembang. Cahaya dari galaksi jauh menunjukkan mereka semua bergerak dari satu sama lain. Wahyu ini memujuk Einstein untuk meninggalkan persamaan kosmologi dari persamaan medannya kerana ia tidak lagi perlu menjelaskan alam semesta yang semakin luas. Fizik memaklumkan bahawa Einstein kemudian mengaku bahawa pengenalan tentang pemalar kosmologi itu mungkin kesilapan terbesarnya.
Pada tahun 1998, pemerhatian supernova jauh menunjukkan alam semesta tidak hanya berkembang, tetapi pengembangannya semakin laju. Galaxies mempercepatkan satu sama lain seolah-olah ada kuasa tidak diketahui mengatasi graviti dan menghancurkan galaksi tersebut. Fizik telah menamakan fenomena enigmatic ini tenaga gelap, kerana sifatnya yang sebenarnya masih menjadi misteri.
Dalam sentuhan ironi, ahli fizik sekali lagi memperkenalkan semula kosmologi ke persamaan medan Einstein untuk menjelaskan tenaga gelap. Dalam model kosmologi standard semasa, yang dikenali sebagai ΛCDM (Lambda CDM), pemalar kosmologi boleh ditukar ganti dengan tenaga gelap. Ahli astronomi juga menganggarkan nilainya berdasarkan pemerhatian supernovas jauh dan turun naik dalam latar gelombang mikro kosmik. Walaupun nilai itu tidak masuk akal (atas perintah 10 ^ -52 per meter persegi), di atas skala alam semesta, ia cukup bermakna untuk menjelaskan perkembangan ruang dipercepatkan.
"Peralihan kosmologi pada masa ini merupakan kira-kira 70% daripada kandungan tenaga di alam semesta kita, iaitu apa yang dapat kita simpulkan dari perkembangan pesat diperhatikan bahawa alam semesta kita sedang menjalani kehidupan. Namun pemalar ini tidak difahami," kata Lombriser. "Percubaan untuk menerangkannya telah gagal, dan nampaknya menjadi sesuatu yang asas yang kita hilang dalam bagaimana kita memahami alam semesta. Membongkar teka-teki ini adalah salah satu bidang penyelidikan utama dalam fizik moden. kami kepada pemahaman yang lebih asas mengenai fizik. "
Ramalan teori terburuk dalam sejarah fizik
Pemalar kosmologi dianggap mewakili apa yang dikenali oleh ahli fizik sebagai "tenaga vakum." Teori bidang kuantum menyatakan bahawa walaupun dalam ruang hampa kosong kosong, zarah-zarah maya muncul dan keluar dari kewujudan dan menghasilkan tenaga - idea yang kelihatan tidak masuk akal, tetapi satu yang telah dilihat secara eksperimen. Masalah timbul apabila ahli fizik cuba mengira sumbangannya kepada pemalar kosmologi. Hasilnya berbeza daripada pemerhatian dengan faktor yang memalukan dari 10 ^ 121 (yang 10 diikuti oleh 120 nol), percanggahan terbesar antara teori dan eksperimen dalam semua fizik.
Ketidaksamaan semacam itu menyebabkan beberapa pakar fizikal meragui persamaan graviti asal Einstein; ada juga yang mencadangkan model graviti alternatif. Walau bagaimanapun, keterangan lebih lanjut mengenai gelombang graviti oleh Observatori Gelombang Gravitational-Laser Interferometer (LIGO) hanya menguatkan kerelatifan umum dan menolak banyak teori alternatif ini. Itulah sebabnya bukannya memikirkan semula graviti, Lombriser mengambil pendekatan yang berbeza untuk menyelesaikan teka-teki kosmik ini.
"Mekanisme yang saya cadangkan tidak mengubah persamaan medan Einstein," kata Lombriser. Sebaliknya, "ia menambahkan persamaan tambahan di atas persamaan medan Einstein."
Pemalar graviti, yang pertama kali digunakan dalam undang-undang graviti Isaac Newton dan kini merupakan bahagian penting persamaan medan Einstein, menggambarkan magnitud daya graviti antara objek. Ia dianggap sebagai pemalar asas fizik, kekal tidak berubah sejak permulaan alam semesta. Lombriser telah membuat andaian dramatik bahawa pemalar ini boleh berubah.
Dalam pengubahsuaian umum Lombriser, pemalar graviti kekal sama di dalam alam semesta yang dapat dilihat tetapi mungkin berbeza di luarnya. Dia mencadangkan senario multiverse di mana mungkin terdapat tompok alam semesta yang tidak dapat dilihat oleh kita yang mempunyai nilai yang berbeza untuk pemalar asas.
Perubahan graviti ini memberikan Lombriser satu persamaan tambahan yang berkaitan dengan pemalar kosmologi kepada jumlah keseluruhan perkara dalam ruang masa. Selepas dia menyumbang jisim anggaran semua galaksi, bintang dan benda gelap alam semesta, dia dapat menyelesaikan persamaan baru untuk memperoleh nilai baru untuk pemalar kosmologi - yang sesuai dengan pemerhatian.
Menggunakan parameter baru, ΩΛ (omega lambda), yang menyatakan sebahagian kecil daripada alam semesta yang diperbuat daripada bahan gelap, dia mendapati alam semesta terdiri daripada kira-kira 74% tenaga gelap. Jumlah ini hampir sama dengan nilai 68.5% yang dianggarkan dari pemerhatian - peningkatan yang besar terhadap kesamaan besar yang dijumpai oleh teori bidang kuantum.
Walaupun rangka kerja Lombriser mungkin menyelesaikan masalah malar kosmologi, kini tidak ada cara untuk mengujinya. Tetapi pada masa akan datang, jika eksperimen dari teori-teori lain mengesahkan persamaannya, ia boleh bermakna lonjakan besar dalam pemahaman kita tentang tenaga gelap dan menyediakan alat untuk menyelesaikan misteri kosmik yang lain.
