Odgovor je u vakuumu: Riješen problem tamne energije?

Tamna energija / newscientist

(24SI) - Pretpostavka o postojanju tamne energije riješila je misterij ubrzanog širenja svemira, međutim, otvorila je nova pitanja – kako ona nastaje i zašto bi je prema poznatim kalkulacijama trebalo biti previše, odnosno više nego što posmatranja potvrđuju.

 [24 sata info] 

Nova teorija predstavljena u magazinu Physical Review, prema kojoj je prazan prostor stvarno prazan i dosta  mirnije mjesto nego što se dosada mislilo, daje dobar odgovor na dio ovog problema koji je popularno nazvan "najgorim predviđanjem u historiji fizike".

Naime, prema kvantnoj teoriji vakuum bi trebao sav prštati od aktivnosti parova čestica i antičestica koje se konstantno stvaraju i uništavaju u naizgled praznom prostoru. Jedna njena grana tzv. kvantna kromodinamika (QCD), koja objašnjava ponašanje gluona i kvarkova od kojih su izgrađeni hadroni - protoni i neutroni, predviđa da bi vakuum trebao biti nalik na okean kondenzata elementarnih čestica. Ta slika objašnjava kako čestice izgrađene od kvarkova dobivaju većinu svoje mase.

Spomenuti kondenzat u sebi nosi energiju te je dobar kandidat za objašnjenje izvora tamne energije koja se može opisati parametrom nazvanim kozmološka konstanta čija veličina definiše budućnost svemira – hoće li se on vječno širiti ili će se u jednom trenutku početi skupljati. Ali problem je u tome što se kvantnom kromodinamikom dolazi do procjena energetske gustoće kondenzata prema kojoj je kozmološka konstanta čak 10 na 45. puta veće od one koju potvrđuju mjerenja ekspanzije svemira.

U novoj teoriji Stanley Brodsky iz SLAC National Accelerator laboratory u Kaliforniji i njegove kolege pronašli su rješenje koje otklanja ovaj nesrazmjer. "Ljudi su jednostavno prihvatili da se ovaj kondenzat nalazi posvuda u vakuumu", kaže Brodsky i objašnjava da je njegov tim umjesto toga pretpostavio da kondenzat postoji samo u protonima, neutronima, pionima i drugim hadronima, odnosno česticama izgrađenim od kvarkova.

"U našoj slici kvarkovi i gluoni ne mogu se samo tako pojavljivati i nestajati ako se ne nalaze u hadronima", objašnjava član tima Craig Roberts iz Argonne National Laboratory u Illinoisu. Rezultat nove teorije je da je vakuum mnogo mirnije mjesto i, što je najvažnije, problem koji on predstavlja za kozmološku konstantu značajno je smanjen.

Temelje ideji udarili su još 1974. Aharon Casher sa univerziteta u Tel Avivu i Leonard Susskind koji trenutno radi na univerzitetu Stanford u Kaliforniji. Oni su utvrdili da bi kondenzat prisutan samo u hadronima mogao česticama davati masu. Brodskijev tim sada je pokazao da ideja rješava i problem tamne energije, barem djelomično.

Naime, Daniel Phillips sa Ohio University u Athensu pozdravlja rezultate, ali kaže da nova istraživanja tek trebaju potvrditi da kondenzat ne može iz hadrona iscuriti u vakuum. Takođe ističe da teorija ne isključuje postojanje kondenzata u vakuumu već samo pokazuje da ga nije neophodno pretpostaviti.

Osim toga kondenzat kvarkova i gluona predviđen kvantnom kromodinamikom nije jedini problem izmjerene kozmološke konstante. Druge teorije predviđaju energije vakuuma koje ju takođe dosta nadilaze. "Za rješavanje problema kozmološke konstante trebalo bi eliminisati sve te doprinose", kaže Dejan Stojković iz University of Buffalo u New Yorku.

(24sata.info)