Løsning af en af ​​naturens store gåder:Hvad driver universets accelererende ekspansion?

UBC -fysikere kan have løst en af ​​naturens store gåder:hvad er årsagen til den accelererende ekspansion af vores univers?

Ph.d. -studerende Qingdi Wang har tacklet dette spørgsmål i en ny undersøgelse, der forsøger at løse et stort problem med uforenelighed mellem to af de mest succesrige teorier, der forklarer, hvordan vores univers fungerer:kvantemekanik og Einsteins teori om generel relativitet.

Undersøgelsen tyder på, at hvis vi zoome ind på universet, vi ville indse, at det består af konstant svingende rum og tid.

"Rumtid er ikke så statisk som det ser ud til, det bevæger sig konstant, "sagde Wang.

"Dette er en ny idé på et område, hvor der ikke har været mange nye ideer, der forsøger at løse dette problem, "sagde Bill Unruh, en professor i fysik og astronomi, der overvågede Wangs arbejde.

I 1998, astronomer fandt ud af, at vores univers ekspanderer i en stadig stigende hastighed, indebærer, at rummet ikke er tomt og i stedet er fyldt med mørk energi, der skubber stof væk.

Den mest naturlige kandidat til mørk energi er vakuumenergi. Når fysikere anvender teorien om kvantemekanik til vakuum energi, den forudsiger, at der ville være en utrolig stor tæthed af vakuumenergi, langt mere end den samlede energi af alle partiklerne i universet. Hvis dette er sandt, Einsteins generelle relativitetsteori antyder, at energien ville have en stærk tyngdekraftseffekt, og de fleste fysikere tror, ​​at dette ville få universet til at eksplodere.

Heldigvis, dette sker ikke, og universet ekspanderer meget langsomt. Men det er et problem, der skal løses, for at grundlæggende fysik kan udvikle sig.

I modsætning til andre forskere, der har forsøgt at ændre teorierne om kvantemekanik eller generel relativitet for at løse problemet, Wang og hans kolleger Unruh og Zhen Zhu, også en UBC -ph.d. -studerende, foreslå en anden tilgang. De tager den store tæthed af vakuumenergi, som kvantemekanikken forudsiger, alvorligt og finder ud af, at der er vigtige oplysninger om vakuumenergi, der manglede i tidligere beregninger.

Deres beregninger giver et helt andet fysisk billede af universet. I dette nye billede, rummet vi lever i svinger voldsomt. På hvert punkt, det svinger mellem ekspansion og sammentrækning. Mens den svinger frem og tilbage, de to ophæver næsten hinanden, men en meget lille nettoeffekt driver universet til at udvide sig langsomt med en accelererende hastighed.

Men hvis rum og tid svinger, hvorfor kan vi ikke mærke det?

"Dette sker i meget små skalaer, milliarder og milliarder gange mindre end end en elektron, "sagde Wang.

"Det ligner de bølger, vi ser på havet, "sagde Unruh." De påvirkes ikke af den intense dans af de enkelte atomer, der udgør vandet, som disse bølger kører på. "

Deres papir blev offentliggjort i sidste uge i Fysisk gennemgang D :https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.95.103504.