Ellentmondások a vákuumban

A probléma forrása az, hogy a világegyetem vákuum-energiájának elméleti és mért értékei között hatalmas ellentmondás feszül. Az ellentmondás számszerűsítve sem csökken, a helyzet ugyanis az, hogy a tudományosan mért érték 122 nagyságrenddel kisebb, mint a kvantumtér elmélet által megjósolt értéknek lennie kellene.

Egyszerűen megfogalmazva a vákuum energiaszintje túl nagy, ennél könnyedén elképzelhető alacsonyabb érték is, a mérések azonban a magas energiasűrűséget mutatják. Ha bármikor, bármi miatt, bárhol energia-sűrűséget váltana a vákuum, mondjuk az entrópiának engedve, a változás buborékszerűen elterjedhetne, és esetleg megszüntetne mindent amit ma anyagnak vagy világegyetemnek hívunk.

Talán az történne a világegyetemmel, mint amikor mi formázunk egy adathordozót. Minden  rajta tárolt adat - beleértve bennünket is - egy pillanat alatt véglegesen elveszne.

Nem üres tér

A vákuumra általában üres térként gondolunk, de az valójában energiát tartalmaz. Ez azoknak a kvantummezőknek a rezgéseiből fakad, melyek a kvantumteret alkotják. Ezek a mezők megfelelnek az olyan kvantumrészecskéknek, mint az elektronok, kvarkok és a neutrínók. A mai napig számos fizikus igyekezett feloldani a megfigyelt és előre jelzett vákuumenergia-sűrűségek közötti eltéréseket a húrelmélet, a multiverzumok és más lehetséges elméletek segítségével. Eddig senkinek sem sikerült.

Nassim Haramein és Amira Val Baker, a Kailua Kona Egységes Fizikai Intézetének most új megközelítést javasoltak a problémára. A javasolt megoldás a holografikus elvhez hasonló. Ezen elv szerint az egy entitáson belüli információ - például egy szobában vagy egy fekete lyukban - nem az entitáson, hanem határainak felületén múlik. Egy helyiség esetében ez a falak felülete, egy fekete lyuk esetében pedig maga az eseményhorizont, illetve annak felülete.

Haramein kifejlesztett egy olyan módosítást a holografikus elvhez, ami nem csak a felszínen elérhető információt, hanem a belső információkat avagy az egész entitást is vizsgálja. Az új elméletet általánosított holografikus megközelítésnek nevezte el.

Planck gömbök

„Az általános holografikus megközelítés nem feltételezi azt, hogy a felszínen található információk melyeket a külső megfigyelők észlelnek, az egész entitásban rejlő összes információt reprezentálják. Ehelyett a két információhalmaz kapcsolatát vizsgálja”- mondta Val Baker.

A megközelítés az alapvető egységek figyelembe vételével vizsgálja az univerzumot. Ez a világegyetem esetében a Planck egység, melyet Max Planck fizikusról neveztek el, aki először javasolta a bevezetését. Ha egy számítógép képernyőjén képzeljük el az univerzumot alapvető alkotóelemeket találhatunk, amelyek kombinálva létrehozzák a látott képet. A számítógép képernyőjén ezeket a legkisebb egységeket pixeleknek nevezzük. A háromdimenziós pixeleket voxelnek hívjuk, Haramein pedig Planck gömbnek (PSU) nevezte a legkisebb alkotóelemet.

Az általános holografikus szerint a gömbös rendszerben lévő információ vagy energia, az entitáson belüli és a felszínén található PSU-któl függ. A belső és a külső viszonya határozza meg a rendszer tömeg-energia sűrűségét.

Gigantikus proton

Haramein és Val Baker először egy proton tömegét vizsgálták a benne lévő PSU-k száma alapján, amiből meg tudták határozni annak tömeg-energia sűrűségét. Megállapították, hogy a protonban lévő információ egyenértékű az univerzum energia-sűrűségével.

"Ha elképzeljük, hogy egy protont kibővítünk az univerzum sugaráig, akkor megkapjuk a vákuum energia-sűrűség pontos értékét. Tehát ennek az általános holografikus megközelítésnek a segítségével meg tudjuk határozni a vákuumenergia sűrűségét a kozmológiai skálán" - mondta Val Baker.

A vákuumkatasztrófa feloldásának más kísérleteitől eltérően az általános holografikus megközelítés használata nem igényelt nagy módosításokat a működéshez, ráadásul a nagyon apró, Planck-skálától kezdve a nagyon nagy, kozmológiai skáláig mindenütt működött. A kibővített proton tömeg-energia sűrűségének értéke további meglepetésként megegyezett az univerzum sötét anyagának sűrűségével. 

A sötét anyagra annak a látható anyagra gyakorolt ​​gravitációs hatása alapján következtetnek. A mai becslések szerint az univerzum 27 százaléka lehet sötét anyag és 68 százaléka sötét energia, a többi látható anyagból áll, mint például csillagok, galaxisok és bolygók.

"Úgy gondoljuk, hogy mindez azt jelenti, hogy a sötét anyag létezése a proton potenciális energiájának köszönhető, mely az univerzum léptékében hat. Ez az a rejtett energia, amely nem áll azonnal rendelkezésre, és amelyet nem láthatunk" - tette hozzá Val Baker. 

A kutatás eredményeit a Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology folyóiratban tették közzé.

(Forrás: AJOP, HUIP Kép: Unsplash, HIUP)

Ez is érdekelhet:

Nemsokára megtalálhatjuk az ősrobbanás alkotta első fekete lyukakat, avagy a gravitációshullám-detektorok jövője A gravitációs hullámokat mindössze 5 évvel ezelőtt észlelték először a fizikusok, és ezzel egy új fizika is elkezdődött. A téridő felületében keletkező hullámok akkor keletkeznek, amikor a hatalmas tömegű fekete lyukak vagy neutroncsillagok összeütköznek.

Laborban létrehozott, mesterséges fekete lyukak - mi baj történhetne? Stephen Hawking 1974-ben felvetette a fekete lyukakról, hogy talán nem teljesen azok az éjsötét gravitációs óriások, melyeknek addig a csillagászok elképzelték őket, és ennek tetejébe spontán fényt bocsátanak ki. Ma ezt a jelenséget nevezik Hawking-sugárzásnak.

A hőenergia egy kvantumhatásnak köszönhetően átugrotta a vákuumot A kvantumfizika ismét a feje tetejére állította a klasszikus fizikát, ezúttal lehetővé téve hő átvitelét vákuumban olyan atomok vagy molekulák nélkül, amelyekre általában szükség lenne a hőátadáshoz.