Tutkijat ovat kehittäneet mallin kutistuvasta maailmankaikkeudesta, joka oli olemassa ennen isoa iskua. Klikkaa suurentaaksesi
Big Bang kuvaa kuinka maailmankaikkeus alkoi yhtenä pisteenä 13,7 miljardia vuotta sitten ja on laajentunut siitä lähtien, mutta se ei selitä mitä tapahtui ennen sitä. Penn State Universityn tutkijat uskovat, että nykyisessä universumissamme pitäisi olla jälkiä todisteista, joita voitaisiin käyttää katsomaan taaksepäin ennen isoa iskua. Heidän tutkimuksensa mukaan oli olemassa supistuva maailmankaikkeus, jolla on samanlainen avaruus-aikageometria kuin laajenevaan maailmankaikkeuteen. Maailmankaikkeus romahti ja sitten “pomppi” suurena räjähdyksenä.
Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan iso räjähdys edustaa alkua, suurta tapahtumaa, jossa paitsi asia, myös itse avaruus-aika syntyi. Vaikka klassiset teoriat eivät tarjoa johtolankoja olemassaolosta ennen tuota hetkeä, Penn Staten tutkimusryhmä on käyttänyt kvanttigravitaatiolaskelmia löytääkseen säikeitä, jotka johtavat aikaisempaan aikaan. "Yleissuhteellisuussuhteita voidaan käyttää kuvaamaan maailmankaikkeutta takaisin pisteeseen, jossa aine muuttuu niin tiheäksi, että sen yhtälöt eivät kestä", sanoo Abhay Ashtekar, fysiikan Eberlyn perhetuolin haltija ja gravitaatiofysiikan instituutin johtaja. ja geometria Penn State. "Sen jälkeen meidän piti soveltaa kvantityökaluja, joita Einstein ei ollut käytettävissä." Yhdistämällä kvanttifysiikka yleiseen suhteellisuuteen, Ashtekar ja kaksi hänen jatko-tutkijaansa, Tomasz Pawlowski ja Parmpreet Singh, pystyivät kehittämään mallin, joka jäljittää Ison räjähdyksen kautta kutistuvaan maailmankaikkeuteen, joka näyttää meille samanlaista fysiikkaa.
Tutkimuksessa, joka julkaistiin tämänhetkisessä Physical Review Letters -numerossa, ryhmä osoittaa, että ennen isoa iskua oli olemassa supistuva maailmankaikkeus, jonka avaruus-aikageometria oli muuten samanlainen kuin nykyisen laajenevamme universumimme. Kun gravitaatiovoimat vetivät tätä edellistä maailmankaikkeutta sisäänpäin, se saavutti pisteen, jossa avaruus-ajan kvanttiominaisuudet saavat painovoiman muuttumaan syrjäyttäväksi eikä houkuttelevaksi. "Käyttämällä Einsteinin kosmologisten yhtälöiden kvantimodifikaatioita, olemme osoittaneet, että klassisen Ison Paineen sijasta on todellakin kvanttipoistuminen", Ashtekar sanoo. "Olimme niin yllättyneitä havainnosta, että on olemassa toinen klassinen, Big Big Pre -universumi, joka toisti simulaatiot eri parametriarvoilla useiden kuukausien ajan, mutta havaitsimme, että Big Bounce -skenaario on vankka."
Vaikka yleistä ajatusta toisesta maailmankaikkeudesta, joka oli olemassa ennen isoa räjähdystä, on ehdotettu aiemmin, tämä on ensimmäinen matemaattinen kuvaus, joka vahvistaa systemaattisesti sen olemassaolon ja päättelee avaruus-ajan geometrian ominaisuudet kyseisessä maailmankaikkeudessa.
Tutkimusryhmä käytti silmukka-kvanttigravitaatiota, johtavaa lähestymistapaa ongelmaan, joka liittyy yleisen suhteellisuusteranssin yhdistämiseen kvanttifysiikkaan, ja se oli edelläkävijä myös Pennin osavaltion gravitaatiofysiikan ja geometrian instituutissa. Tässä teoriassa avaruus-aikageometrialla itsessään on erillinen 'atomi' rakenne ja tuttu jatkumo on vain arvio. Avaruuskangas kudotaan kirjaimellisesti yhden ulottuvuuden kvanttilankoilla. Lähellä isoa iskua, tämä kangas repeytyy voimakkaasti ja geometrian kvanttiluonteesta tulee tärkeä. Se tekee painovoimasta voimakkaasti vastenmielisen, aiheuttaen Big Bounce: n.
"Alkuperäinen työmme edellyttää universumin homogeenista mallia", Ashtekar sanoo. ”Se on kuitenkin antanut meille luottamuksen silmukkakvanttivoiman taustalla oleviin ajatuksiin. Jatkamme mallin hienosäätämistä kuvaamaan paremmin maailmankaikkeutta sellaisena kuin me sen tunnemme ja ymmärtääksemme paremmin kvanttigravitaation piirteitä. "
Tutkimusta tukivat Kansallinen tiedesäätiö, Alexander von Humboldtin säätiö ja Penn State Eberly College of Science.
Alkuperäinen lähde: PSU-lehdistötiedote
