Evren neden hızlandıran bir oranda genişliyor ve içindekileri uzayın daha büyük boyutlarına yayıyor? Modern kozmolojide kesinlikle en büyüleyici soru olan bu bulmacanın özgün bir çözümü, ABD Enerji Bakanlığı'nın Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı Edward W. Kolb, Chicago (ABD): Sabino Matarrese Üniversitesi: Padova; Montreal Üniversitesi'nden (Kanada) Alessio Notari; ve Padova'nın (İtalya) INFN'sinden (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) Antonio Riotto. Çalışmaları dün Fiziksel İnceleme Mektupları dergisine gönderildi.
Son yüz yılda, evrenin genişlemesi, yüzyılın en parlak zihinlerini meşgul eden tutkulu bir tartışma konusu olmuştur. Çağdaşları gibi, Albert Einstein başlangıçta evrenin statik olduğunu düşündü: ne genişlemedi ne de küçüldü. Kendi Genel Görelilik Teorisi, evrenin genişlemesi veya daralması gerektiğini açıkça gösterdiğinde, Einstein teorisine yeni bir bileşen eklemeyi seçti. Onun “kozmolojik sabiti”, evreni sürekli artan bir oranda büyümeye iten boş alanın kütle yoğunluğunu temsil ediyordu.
1929'da Edwin Hubble evrenin gerçekte genişlediğini kanıtladığında, Einstein kozmolojik sabitini reddetti ve ona “hayatımın en büyük galası” dedi. Sonra, neredeyse bir yüzyıl sonra, fizikçiler kozmolojik sabiti karanlık enerji denilen bir varyantta diriltdiler. 1998'de çok uzak süpernovaların gözlemleri, evrenin hızlanan bir oranda genişlediğini gösterdi. Bu hızlanan genişleme, yalnızca evrenin yeni bir bileşeninin, evrenin toplam kütlesinin yaklaşık yüzde 70'ini temsil eden bir “karanlık enerji” varlığıyla açıklanabilir görünüyordu. Geri kalanların yaklaşık yüzde 25'i başka bir gizemli bileşen olan karanlık madde şeklinde görünüyor; sadece yüzde 5'i sıradan maddeyi içerirken, biz ve galaksilerin oluşturduğu bu kuarklar, protonlar, nötronlar ve elektronlar.
Padova’dan Antonio Riotto “Karanlık enerji hipotezi son derece büyüleyici” diyor, ancak öte yandan ciddi bir sorunu temsil ediyor. Süpersimetri veya sicim teorisi gibi en modern bile olmayan hiçbir teorik model, bu gizemli karanlık enerjinin varlığını gözlemlerimizin gerektirdiği miktarda açıklayamaz. Karanlık enerji teorilerin öngördüğü boyut olsaydı, evren o kadar fantastik bir hızla genişleyecekti ki evrenimizde bildiğimiz her şeyin varlığını önleyecekti. ”
Gerekli olan karanlık enerji miktarı, fizikçilerin yeni kuvvetler, uzay-zamanın yeni boyutları ve yeni ultra hafif temel parçacıklar dahil olmak üzere her türlü egzotik açıklamayı önerdikleri bilinen doğa yasalarıyla uzlaşmak o kadar zordur. Bununla birlikte, yeni rapor evren için yeni bir bileşen önermiyor, sadece evrenin mevcut hızlanmasının erken evren için standart kozmolojik modelin bir sonucu olduğunu fark ediyor: enflasyon.
“Hızlanan evrenin ortaya koyduğu paradoksa çözümümüz,” diyor Riotto, “1981 doğumlu sözde enflasyonist teoriye dayanıyor. Bu teoriye göre, Big Bang'den sonraki saniyenin küçük bir bölümünde evren inanılmaz hızlı bir genişleme. Bu, evrenimizin neden çok homojen olduğunu açıklıyor. Son zamanlarda, Big Bang'den kaynaklanan arka plan radyasyonundaki küçük dalgalanmaları ölçen Boomerang ve WMAP deneyleri, enflasyonist teoriyi doğruladı.
Evrenin tarihinin başlarında enflasyonist genişleme sırasında, Einstein'ın Genel Görelilik teorisinin öngördüğü gibi, uzay-zamandaki çok küçük dalgalanmaların üretildiğine inanılmaktadır. Bu dalgalanmalar evrenin genişlemesi ile gerildi ve bugün kozmik ufkumuzun çok ötesine, yani gözlemlenebilir evrenden çok daha büyük bir bölgede, yaklaşık 15 milyar ışıkyılı uzaklıkta uzanıyor. Yazarlar, şu andaki makalelerinde, evrenin gözlenen genişlemesini artıran ve ivmesini açıklayan bu kozmik dalgaların evrimi olduğunu öne sürüyorlar.
Riotto, “Enflasyon döneminde üretilen uzay-zamanın dalgaları olan bu yeni temel bileşeni, evrenin bugün neden hızlandığını açıklamak için Einstein'ın Genel Göreliliğine eklemeniz gerektiğini anladık” diyor. “Görünüşe göre ivme bulmacasına çözüm, evrenimizi kozmik ufkumuzun ötesinde içeriyor. Gizemli karanlık enerji gerekmez. ”
Fermilab’ın Kolb yazarlarının önerisini hızlanan evren için en muhafazakar açıklama olarak nitelendirdi. “Kozmik ufkumuzun ötesindeki dalgaların fiziksel etkilerinin sadece doğru bir şekilde hesaplanmasını gerektirir” dedi.
Gelecek deneylerden elde edilen veriler, kozmologların teklifi test etmelerine izin verecektir. Kolb, “Einstein'ın kozmolojik sabiti ilk kez tanıttığında haklı olup olmadığı veya daha sonra fikri reddettiği zaman haklı olup olmadığı yakında yeni bir hassas kozmolojik gözlem turu ile test edilecek” dedi. “Yeni veriler yakında evrenin hızlandırılmış genişlemesi için açıklamamızı ve karanlık enerji çözümünü ayırt etmemize izin verecek.”
İtalya’nın ulusal nükleer fizik enstitüsü olan INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), nükleer, nükleer ve astropartikül fiziğinde bilimsel araştırmaları destekler, koordine eder ve yürütür ve ilgili teknolojilerin geliştirilmesinde yer alır.
Illinois, Batavia, Illinois'de bulunan Fermilab, Üniversiteler Araştırma Birliği, Inc. tarafından parçacık fiziği ve kozmoloji üzerine ileri araştırmaları finanse eden Enerji Bilim Ofisi tarafından işletilmektedir.
Orijinal Kaynak: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
