Die Autoren einer neuen, möglicherweise kontroversen Studie legen nahe, dass es zu einer Expansion des Universums kommen könnte
Der neuartige neue Ansatz wird ausführlich in einem Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift veröffentlicht wurde.Klassische und Quantengravitation Professor für Theoretische Physik an der Universität Genf Lucas Lombreiser.
Was ist die Expansion des Universums?
Nach der allgemein anerkannten Theorie wurde das Universum geborenzusammen mit dem Urknall und sah aus wie ein sehr heißer und dichter Punkt. Nach unvorstellbar kleinen Sekundenbruchteilen begann die Expansion des Universums (oder die Inflation). Der Weltraum selbst dehnte sich schneller aus als die Lichtgeschwindigkeit. In diesem Zeitraum ist das Universum mindestens um das 90-fache gewachsen.
Nach Angaben der NASA ist nach der Inflation das Wachstum des Universumsging weiter, aber in einem langsameren Tempo. Als sich der Raum ausdehnte, kühlte er ab und es bildete sich Materie. Eine Sekunde nach dem Urknall war es mit Neutronen, Protonen, Elektronen, Antielektronen, Photonen und Neutrinos gefüllt.
Dieses Bild des gesamten Himmels zeigt das entstehende Universum. Es zeigt Temperaturschwankungen, die 13,7 Milliarden Jahre zurückreichen. Bild mit freundlicher Genehmigung der NASA
Ungefähr 380.000 Jahre nach dem UrknallDie Materie kühlte im Zeitalter der Rekombination so weit ab, dass sich Atome bildeten, was zur Bildung eines transparenten, elektrisch neutralen Gases führte. Doch nach diesem Moment versank das Universum in Dunkelheit, da sich weder Sterne noch andere helle Objekte gebildet hatten.
Ungefähr 400 Millionen Jahre später begann das Universumaus dem kosmischen dunklen Zeitalter in die Ära der Reionisierung auftauchen. In dieser Zeit von mehr als einer halben Milliarde Jahren kollabierten genügend Gasklumpen, um die ersten Sterne und Galaxien zu bilden, deren energiereiches ultraviolettes Licht den größten Teil des neutralen Wasserstoffs ionisierte und zerstörte.
Obwohl sich die Expansion des Universums allmählich verlangsamt hatAls sich die Materie unter dem Einfluss der Schwerkraft etwa 5 bis 6 Milliarden Jahre nach dem Urknall anzog, begann laut NASA eine mysteriöse Kraft (dunkle Energie), die Expansion des Universums zu beschleunigen. Man geht davon aus, dass dieser Prozess bis heute andauert.
Beweise für Expansion und die kosmologische Konstante
Ученые знают, что Вселенная расширяется из-за Rotverschiebung, die die Wellenlänge des Lichts in Richtung des röteren Endes des Spektrums ausdehnt, wenn sich das Objekt, das es aussendet, von uns entfernt. Entfernte Galaxien haben eine größere Rotverschiebung als erdnächste. Dies deutet darauf hin, dass sich diese Galaxien immer weiter von uns entfernen.
In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler Beweise dafür gefundendass die Expansion des Universums nicht feststeht, sondern sich tatsächlich beschleunigt. Für dieses Phänomen gibt es einen Begriff, der als kosmologische Konstante oder Lambda bekannt ist.
Was ist das Problem?
Die kosmologische Konstante bereitete Kopfschmerzenfür Kosmologen, weil die Vorhersagen der Teilchenphysik über seinen Wert um 120 Größenordnungen von tatsächlichen Beobachtungen abweichen. Daher wird die kosmologische Konstante als „die schlechteste Vorhersage in der Geschichte der Physik“ bezeichnet.
Kugelsternhaufen NGC 6397. Bild mit freundlicher Genehmigung von NASA/Francesco Ferraro/Bologna Observatory
Kosmologen versuchen oft, die Diskrepanz aufzulösenzwischen verschiedenen Lambda-Werten, was auf neue Teilchen oder physikalische Kräfte schließen lässt. Doch die Autoren der neuen Studie lösten dieses Problem, indem sie die bestehenden Versionen überdachten.
Was schlägt die neue Studie vor?
In der mathematischen Interpretation von LombreatherDas Universum dehnt sich nicht aus, sondern ist flach und statisch, wie Einstein einst glaubte. Die beobachteten Effekte, die auf eine Expansion hinweisen, können durch die zeitliche Entwicklung der Massen von Teilchen wie Protonen und Elektronen erklärt werden.
In dieser Interpretation entstehen die Teilchen aus dem Feld,durchdringende Raumzeit. Die kosmologische Konstante wird durch die Masse des Feldes bestimmt. Da dieses Feld schwankt, verhalten sich die Massen der von ihm erzeugten Teilchen gleich. Die kosmologische Konstante ändert sich immer noch mit der Zeit, aber in diesem Modell ist dieser Prozess auf die Änderung der Teilchenmasse im Laufe der Zeit zurückzuführen und nicht auf die Expansion des Universums.
Feldschwankungen führen zu großem RotVerschiebungen entfernter Galaxienhaufen, als traditionelle kosmologische Modelle vorhersagen. Somit bleibt die kosmologische Konstante den Vorhersagen des Modells treu.
Rezept für das Dunkle Universum
Die neue Struktur des Lombreather löst auch einigesandere drängende Probleme der Kosmologie, einschließlich der Natur der Dunklen Materie. Dieses unsichtbare Material übertrifft gewöhnliche Materieteilchen im Verhältnis 5 zu 1, bleibt aber unverständlich, da es nicht mit Licht interagiert.
Der Physiker schlug vor, dass auch Feldschwankungen auftretenkann sich wie ein Axionfeld verhalten. In diesem Fall handelt es sich bei Axionen um hypothetische Teilchen, die als einer der vorgeschlagenen Kandidaten für die Rolle der Dunklen Materie gelten.
Diese Schwankungen können auch die Dunkelheit „vernichten“.Energie, eine hypothetische Kraft, die das Gefüge des Weltraums dehnt und so Galaxien immer schneller auseinanderzieht. Im neuen Modell wird die Wirkung der Dunklen Energie durch die Massen der Teilchen erklärt, die zu späteren Zeiten im Universum einen anderen Entwicklungsweg wählten.
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