Какво представлява космологичната константа?

Космологичната константа е загадъчна форма на материя или енергия, която действа в противовес на гравитацията и се смята от много физици за еквивалентна на тъмната енергия. Никой всъщност не знае какво точно представлява космологичната константа, но тя е нужна в космологичните уравнения, за да се съгласува теорията с наблюденията на Вселената.

Алберт Айнщайн за първи път споменава космологичната константа, която той нарича „универсална константа“ през 1915 г., като средство за балансиране на определени изчисления в неговата Обща теория на относителността. По това време физиците вярваха, че Вселената е статична – нито се разширява, нито се свива, но работата на Айнщайн предполага, че гравитацията ще я накара да направи едното или другото. Така че, за да се съчетае с научния консенсус, Айнщайн вмъква в резултатите си фактор, обозначен с гръцката буква ламбда, който запази космоса неподвижен.

И все пак малко повече от десетилетие по-късно американският астроном Едуин Хъбъл забелязва, че галактиките всъщност се отдалечават от нас, което показва, че Вселената се разширява. Айнщайн нарича ламбда своята „най-голяма грешка“.

Наблюденията на Хъбъл отрекоха необходимостта от космологична константа в продължение на десетилетия, но това се промени, когато астрономите, изследващи далечни свръхнови в края на 90-те години, откриха, че космосът не само се разширява, но и се ускорява при разширяването си. Те нарекоха мистериозната антигравитационна сила, необходима за отчитане на това явление, „тъмна енергия“.

През 20-те години на миналия век руският физик Александър Фридман разработва уравнение, наречено сега Уравнение на Фридман, което описва свойствата на Вселената от Големия взрив нататък.

Чрез премахване на праха от ламбдата на Айнщайн и включването й в уравненията на Фридман, изследователите могат да моделират космоса правилно – т.е. с ускоряваща се скорост на разширяване. Тази версия на уравнението на Фридман сега формира гръбнака на съвременната космологична теория, която е известна като ΛCDM (Lambda CDM, където CDM означава студена тъмна материя) и отчита всички известни компоненти на реалността.

Никой обаче не разбира какво е ламбда наистина. Повечето физици смятат ламбда за взаимно-заменяема с концепцията за тъмната енергия, но това не прави нещата по-ясни, защото тъмната енергия е просто заместител, описващ някаква неизвестна антигравитационна субстанция. И така, по същество се връщаме към използването на фактора на Айнщайн.

Едно потенциално обяснение за космологичната константа се крие в сферата на съвременната физика на елементарните частици. Експериментите потвърждават, че празното пространство е проникнато от безброй виртуални частици, които постоянно се появяват и изчезват. Това непрекъснато действие създава това, което е известно като „вакуумна енергия“ или сила, произтичаща от празно пространство, присъща на тъканта на пространство-времето, която може да раздели Вселената.

Но свързването на вакуумната енергия с космологичната константа не е лесно. Въз основа на наблюденията си върху свръхновите, астрономите изчисляват, че тъмната енергия трябва да има малка и успокояваща стойност, достатъчна да раздели всичко във Вселената за милиарди години. И все пак, когато учените се опитват да изчислят количеството енергия, което трябва да възникне от движението на виртуални частици, те получават резултат, който е със 120 порядъка по-голям от това, което предполагат данните за свръхнова.

И за да стане загадката още по-голяма, някои изследователи предполагат, че космологичната константа може да не е константа изобщо, а по-скоро да се променя или варира с времето. Тази теория се нарича квинтесенция и някои проекти, като Проучването на тъмната енергия, в момента правят точни наблюдения, за да проверят дали тя би получила някаква експериментална подкрепа.

Междувременно космолозите ще продължат да използват ламбда. Може да не знаят какво точно е това, но знаят, че се нуждаят от него, за да има Вселената смисъл.

Така и така си тук …

… искаме да те помолим за услуга. Ние сме малка независима редакция, което значи, че сами си решаваме какво да правим и за какво да пишем. Нямаме абсолютно никакви зависимости към рекламодатели, собствениците ни не са милионери, нямаме никакви взаимоотношения с политици или пък бизнесмени. Никой не редактира редактора. Никой не „насочва“ мнението ни. Затова ти можеш да ни подкрепиш. Ако ни четеш редовно и смяташ, че статиите, които качваме са полезни, интересни или забавни, може да натиснеш бутона по – долу и да дариш сума по свое усмотрение.