Son birkaç on yılda, bilim adamları evrende gözle buluşmaktan çok daha fazlası olduğunu keşfettiler: Kozmos sadece bir değil, görünmez iki bileşen-karanlık madde ve karanlık enerji ile dolu - varlığı önerildi sadece sıradan madde ve enerji üzerindeki yerçekimi etkilerine dayanır.
Şimdi, teorik fizikçi Robert J. Scherrer, karanlık maddeyi ve karanlık enerjiyi bilinmeyen bir gücün iki yönü olarak açıklayarak gizemi yarıya indirebilecek bir model geliştirdi. Modeli, 30 Haziran'da Fiziksel İnceleme Mektupları tarafından çevrimiçi olarak yayınlanan ve http://arxiv.org/abs/astro-ph/0402316 adresinden çevrimiçi olarak yayınlanan “Tamamen Kinetik k Özü Birleştirilmiş Karanlık Madde Olarak” başlıklı bir makalede açıklanmaktadır.
Vanderbilt Üniversitesi fizik profesörü Scherrer, “Bunu düşünmenin bir yolu, evrenin sıradan madde üzerinde baskı uygulayan ve evrenin genişlemesini değiştiren görünmez bir sıvı ile dolu olmasıdır.
Scherrer'e göre, modeli son derece basittir ve karanlık maddeyi ve karanlık enerjiyi birleştirmek için önceki çabaları karakterize eden büyük problemlerden kaçınır.
1970'lerde astrofizikçiler, galaksilerin hareketini açıklamak için karanlık madde adı verilen görünmez parçacıkların varlığını varsaydılar. Bu gözlemlere dayanarak, evrende sıradan maddenin yaklaşık 10 katı kadar karanlık madde olması gerektiğini tahmin ediyorlar. Karanlık madde için olası bir açıklama, ışık yaymayan ve sıradan madde ile zar zor etkileşmeyen yeni bir parçacık türünden (Zayıf Etkileşen Büyük Parçacıklar veya WIMP'ler olarak adlandırılır) oluşmasıdır. Bazı deneyler bu parçacıkların kanıtını araştırmaktadır.
Bu yeterli değilmiş gibi, 1990'larda, evreni parçalayan itici bir güç üreten karanlık enerji geldi. Bilim adamları, çoğu kozmologun düşündüğü gibi, evrenin genişleme hızının yavaşlamadığını, bunun yerine hızlandığını gösteren sürpriz keşfi açıklamak için karanlık enerjiyi çağırdı. Son tahminlere göre, karanlık enerji evrenin yüzde 75'ini oluşturuyor ve karanlık madde yüzde 23'ünü oluşturuyor ve sıradan madde ve enerjiyi sadece yüzde 2'lik belirgin bir azınlık rolü ile bırakıyor.
Scherrer’in birleştirici fikri, skaler alan adı verilen iyi tanımlanmış ancak karmaşık özelliklere sahip egzotik bir enerji şeklidir. Bu bağlamda, bir alan uzaya yayılan enerji ve basınca sahip olan fiziksel bir niceliktir. Kozmologlar, evrenin, Big Bang'den kısa bir süre sonra, evrenin hiper genişleme döneminden geçtiği ve saniyede milyarlarca kez milyarlarca kez şiştiği bir dönem olan kozmik enflasyonu açıklamak için skaler alanları çağırdı.
Scherrer özellikle modelinde k-esansı olarak bilinen ikinci nesil skaler bir alan kullanır. K-esans alanları, Princeton Üniversitesi'nde Paul Steinhardt ve diğerleri tarafından karanlık enerji için bir açıklama olarak geliştirilmiştir, ancak Scherrer, basit bir k-esans alanı türünün karanlık maddeye atfedilen etkileri de üretebileceğine işaret eden ilk kişidir.
Bilim adamları karanlık madde ve karanlık enerji arasında ayrım yapıyor çünkü farklı davranıyorlar. Karanlık maddenin kütlesi olduğu ve dev kümeler oluşturduğu görülmektedir. Aslında, kozmologlar bu kümelerin yerçekimi çekiminin sıradan maddenin gökadalar oluşturmasına neden olmasında kilit bir rol oynadığını hesaplar. Bunun aksine, karanlık enerji kütlesiz gibi görünür ve bir tür anti-yerçekimi, evreni parçalayan itici bir güç olarak hareket ettiği uzayda eşit olarak yayılır.
K-esans alanları zaman içinde davranışlarını değiştirebilir. Potansiyel enerjinin sabit olduğu çok basit bir k-özü alanı türünü araştırırken-Scherrer, alan geliştikçe, görünmeyen parçacıkların etkisini toplayabileceği ve taklit edebileceği bir fazdan geçtiğini keşfetti. uzayda eşit olarak yayılır ve karanlık enerjinin özelliklerini alır.
Scherrer, “Model doğal olarak bir süre karanlık madde gibi görünen bir duruma dönüşüyor ve sonra karanlık enerjiye benziyor” diyor. “Bunu fark ettiğimde, 'Bu zorlayıcı, onunla neler yapabileceğimize bakalım' diye düşündüm.”
Modeli daha ayrıntılı olarak incelediğinde Scherrer, karanlık maddeyi ve karanlık enerjiyi birleştirmeye çalışan önceki teorileri rahatsız eden birçok problemden kaçındığını buldu.
Karanlık enerji için en erken model, genel görelilik teorisini kozmolojik sabit olarak adlandırılan bir terimi içerecek şekilde değiştirerek yapıldı. Bu, Einstein'ın statik bir evren oluşturmak için yerçekimi kuvvetini dengelemek için dahil ettiği bir terimdi. Ancak, günün astronomik gözlemleri gerekli olmadığında neşeyle düştü. Kozmolojik sabiti yeniden ortaya koyan son modeller, karanlık enerjinin etkilerini yeniden üretmek için iyi bir iş çıkarır, ancak karanlık maddeyi açıklamaz.
Karanlık maddeyi ve Chaplygin gaz modeli adı verilen karanlık enerjiyi birleştirme girişimi, 1930'larda bir Rus fizikçisinin çalışmasına dayanıyor. Başlangıçta karanlık madde benzeri bir aşama ve ardından karanlık enerji benzeri bir evrim üretir, ancak galaksi oluşumu sürecini açıklamakta zorlanır.
Scherrer'in formülasyonu, Harvard Üniversitesi'nde Nima Arkani-Hamed ve meslektaşları tarafından karanlık madde ve karanlık enerjiyi “ hayalet kondensi. ”
Scherrer’in modelinin birçok olumlu özelliği olmasına rağmen, bazı dezavantajları da vardır. Bir kere, çalışması için bazı aşırı “ince ayar” gerektirir. Fizikçi ayrıca, modelin davranışının diğer gözlemlerle tutarlı olup olmadığını belirlemek için daha fazla çalışma yapılması gerektiğine dikkat çekiyor. Buna ek olarak, tesadüf problemine cevap veremez: Neden karanlık madde ve karanlık enerji için hesaplanan yoğunlukların karşılaştırılabilir olduğu evren tarihinde sadece o zaman yaşıyoruz. Bilim adamları bundan şüpheleniyorlar, çünkü mevcut çağda özel bir şey olduğunu gösteriyor.
Orijinal Kaynak: Vanderbilt Üniversitesi Haber Bülteni
