新しい、潜在的に物議を醸す可能性のある研究の著者らは、宇宙の膨張は次のようなものである可能性があることを示唆しています。
この斬新なアプローチについては、雑誌に掲載された記事で詳しく説明されています。古典重力と量子重力 ジュネーブ大学の理論物理学教授、ルーカス ロンブライザー。
宇宙の膨張とは何でしょうか？
一般に受け入れられている理論によれば、宇宙は誕生したビッグバンと一緒で、非常に熱くて密度の高い点のように見えました。想像を絶するほんの一瞬の後、宇宙の膨張 (またはインフレーション) が始まりました。空間そのものが光速を超える速度で膨張したのです。この期間中に、宇宙のサイズは少なくとも 90 倍に成長しました。
NASAによると、インフレーション後、宇宙は成長するという。続けましたが、ペースは遅くなりました。宇宙が膨張するにつれて冷却され、物質が形成されました。ビッグバンの 1 秒後、中性子、陽子、電子、反電子、光子、ニュートリノで満たされました。
この全天画像は、誕生したばかりの宇宙を示しています。137 億年前の温度変動が示されています。画像提供：NASA
ビッグバンから約38万年後物質は再結合の時代に原子を形成できるほど冷却され、透明で電気的に中性のガスが形成されました。しかし、その瞬間の後、星も他の明るい天体もまだ形成されていなかったため、宇宙は暗闇に陥りました。
約4億年後、宇宙が誕生した宇宙の暗黒時代から再電離の時代に突入します。この 5 億年以上の期間中に、十分な量のガスの塊が崩壊して最初の星や銀河が形成され、その高エネルギーの紫外線が中性水素の大部分をイオン化して破壊しました。
宇宙の膨張は徐々に緩やかになってきましたが、NASA によると、ビッグバンから約 50 ～ 60 億年後、重力の影響で物質が互いに引き寄せられるようになり、謎の力 (暗黒エネルギー) が宇宙の膨張を加速し始めました。このプロセスは現在も続いていると考えられています。
膨張の証拠と宇宙定数
科学者たちは、宇宙が膨張していることを知っています。赤方偏移。光を発する物体が私たちから遠ざかるにつれて、光の波長がスペクトルのより赤い端に向かって引き伸ばされます。遠くにある銀河は、地球に最も近い銀河よりも大きな赤方偏移を持っています。これは、これらの銀河が私たちからどんどん遠ざかっていることを示唆しています。
つい最近、科学者たちは次のような証拠を発見しました。宇宙の膨張は一定ではなく、実際には加速しているということです。この現象には、宇宙定数またはラムダとして知られる用語があります。
何が問題ですか？
宇宙定数は頭の痛い問題だったなぜなら、素粒子物理学によるその値の予測は、実際の観測値と120桁も異なるからです。したがって、宇宙定数は「物理学史上最悪の予測」と呼ばれています。
球状星団 NGC 6397。画像提供：NASA/フランチェスコ フェラーロ/ボローニャ天文台
宇宙論者はしばしばこの矛盾を解決しようとします異なるラムダ値の間で、新しい粒子または物理的な力が示唆されます。しかし、新しい研究の著者らは、既存のバージョンを再考することでこの問題を解決しました。
新しい研究は何を示唆していますか?
ロンブリーザーの数学的解釈ではアインシュタインがかつて信じていたように、宇宙は膨張していませんが、平らで静止しています。膨張を示す観察された効果は、時間の経過に伴う陽子や電子などの粒子の質量の変化によって説明できます。
この解釈では、粒子は場から生じます。浸透する時空。宇宙定数は場の質量によって決まります。この場は変動するため、それによって生成される粒子の質量は同じように動作します。宇宙定数は依然として時間とともに変化しますが、このモデルでは、このプロセスは時間の経過による粒子の質量の変化によるものであり、宇宙の膨張によるものではありません。
場の変動により大きな赤色が発生する従来の宇宙論モデルが予測するよりも遠く離れた銀河団の変位。したがって、宇宙定数はモデルの予測に忠実なままです。
ダークユニバースのレシピ
ロンブリーザーの新しい構造により、いくつかの問題も解決されます。暗黒物質の性質を含む宇宙論の他の差し迫った問題。この目に見えない物質は、通常の物質の粒子よりも 5 対 1 の割合で数が多くなりますが、光と相互作用しないため、理解できないままです。
物理学者は、磁場の変動もまた、アクシオンフィールドのように振る舞うことができます。この場合、アクシオンは仮説上の粒子であり、暗黒物質の役割について提案されている候補の 1 つと考えられています。
これらの変動は暗闇を「取り除く」こともできますエネルギーとは、宇宙の構造を引き伸ばし、それによって銀河をますます速く引き離している仮想的な力です。新しいモデルでは、暗黒エネルギーの影響は粒子の質量によって説明され、粒子は後の時代に宇宙で異なる進化の道を選択しました。
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