Model konzistentnejšieho vesmíru
Vedci z University of Waterloo prichádzajú s novým pohľadom na vznik vesmíru, ktorý môže zásadne zmeniť to, ako chápeme samotný začiatok času a priestoru, upozorňuje portál GIZMODO.
Namiesto klasickej predstavy počiatočnej singularity, teda bodu s nekonečnou hustotou a teplotou, navrhujú model, v ktorom sa extrémne raný vesmír riadi zákonmi kvantovej gravitácie a zostáva fyzikálne konzistentný aj pri extrémnych energiách.
Za výskumom stojí tím vedený fyzikom Niayesh Afshordi, ktorý pôsobí aj v Perimeter Institute for Theoretical Physics. Ich cieľom bolo preklenúť zásadný problém modernej fyziky: nezlúčiteľnosť všeobecnej relativity a kvantovej mechaniky.
Prvá výborne opisuje gravitáciu a štruktúru vesmíru vo veľkých mierkach, druhá zas správanie elementárnych častíc. V extrémnych podmienkach krátko po Veľkom tresku však klasická relativita zlyháva.
Práve tu vstupuje do hry koncept kvantovej gravitýcie konkrétne jeho varianta známa ako Quadratic Quantum Gravity. Táto teória upravuje Einsteinove rovnice pridaním vyšších (kvadratických) členov zakrivenia priestoročasu. Výsledkom je matematicky stabilný model, ktorý nekolabuje ani pri extrémnych energiách typických pre najskoršie momenty vesmíru.
Od klasických modelov sa zásadne líši
Zásadný rozdiel oproti štandardným modelom spočíva v tom, že tento prístup nepotrebuje dodatočné hypotézy, ktoré sa bežne používajú na „záchranu“ rovníc.
V tradičnej kozmológii sa napríklad Inflácia vesmíru zavádza ako samostatný mechanizmus, často prostredníctvom hypotetického inflačného poľa. Nový model však ukazuje, že prudká expanzia môže vzniknúť prirodzene ako dôsledok samotnej gravitácie, ak ju popíšeme kvantovo konzistentným spôsobom.
To má hlboké dôsledky. Znamená to, že samotná predstava singularity, bodu, kde fyzika prestáva dávať zmysel, nemusí byť reálnym fyzikálnym javom, ale skôr dôsledkom neúplnej teórie. V rámci kvadratickej kvantovej gravitácie sa totiž extrémne podmienky „zjemňujú“ a nahrádzajú dynamikou, ktorá ostáva konečná a opisovateľná.
Model prináša aj konkrétne predpovede, ktoré môžeš v princípe overiť. Jednou z nich je existencia minimálnej úrovne gravitačných vĺn vzniknutých krátko po Veľkom tresku. Ide o tzv. primordiálne alebo prastaré gravitačné vlny, ktoré nesú informáciu o najranších fázach vesmíru. Ich detekcia by predstavovala priamy dôkaz toho, že kvantová gravitácia zohrávala kľúčovú úlohu už na začiatku.
Zaujímavé je, že tento model nie je len teoretickou hračkou. Súčasná kozmológia vstupuje do éry extrémnej presnosti. Merania reliktového žiarenia, veľkoškálovej štruktúry vesmíru či nové detektory gravitačných vĺn postupne dosahujú citlivosť, ktorá umožňuje testovať aj takéto hlboké teórie. Práve to robí Afshordiho prístup výnimočným, keďže spája abstraktnú kvantovú gravitáciu s reálnymi pozorovaniami.
Na výskume sa podieľali aj Ruolin Liu a Jerome Quintin. Ich ďalším cieľom je prepojiť tento rámec s časticovou fyzikou a presnejšie určiť signatúry, ktoré by mohli zachytiť budúce experimenty.
