Adakah alam semesta akan berkembang selamanya, atau akhirnya akan berubah menjadi titik kecil?
Sebuah artikel yang diterbitkan pada bulan Jun menunjukkan bahawa pengembangan yang tidak terbatas tidak mungkin dilakukan, dan ini sangat menggembirakan seluruh komuniti fizik.
"Orang bereaksi dengan sangat emosional kerana jika ia ditemui dan dibuktikan, itu akan mengagumkan," kata Timm Vraze, seorang ahli fizik di Universiti Teknologi Vienna.
Sekarang, Vraze dan rakan-rakannya telah menerbitkan kajian terpisah yang mengimbangi artikel sebelumnya. Ini bermaksud bahawa teori alam semesta yang terus berkembang tidak dapat dikesampingkan.
Tenaga gelap dan pengembangan ruang
Alam Semesta kita diserap dengan kekuatan tak terlihat yang besar yang seolah-olah menentang graviti. Ahli fizik memanggil kekuatan ini sebagai tenaga gelap. Diyakini bahawa dialah yang terus-menerus "mendorong" Alam Semesta kita ke luar, memprovokasi pengembangan.
Tetapi pada bulan Jun, sekumpulan ahli fizik menerbitkan sebuah makalah yang mendakwa bahawa tenaga gelap berubah dari masa ke masa. Ini bererti bahawa alam semesta tidak akan berkembang selamanya, tetapi akhirnya akan runtuh ke ukuran yang sama sebelum Big Bang.
Video promosi:
Sebentar lagi, ahli fizik menemui kekurangan teori: beberapa kumpulan bebas kemudian menerbitkan makalah yang mencadangkan pembetulan hipotesis. Makalah itu, yang diterbitkan pada 2 Oktober dalam jurnal Physical Review D, mengatakan bahawa sebagaimana adanya, hipotesis asli tidak dapat dibenarkan kerana tidak dapat menjelaskan keberadaan boson Higgs, yang kita tahu dari Large Hadron Collider ada. Walaupun begitu, menurut Vraze, yang menulis bersama artikel ini, dengan beberapa penyesuaian teoritis, hipotesis alam semesta yang runtuh masih dapat dilaksanakan.
Bagaimana kita menerangkan semua yang pernah ada?
Teori tali, kadang-kadang disebut teori segalanya, adalah model matematik yang elegan tetapi tidak terbukti secara eksperimen untuk menggabungkan teori relativiti Einstein dengan mekanik kuantum. Teori tali menganggap bahawa semua zarah yang membentuk alam semesta sebenarnya bukan titik, tetapi rentetan satu dimensi yang bergetar. Perbezaan getaran ini membolehkan kita melihat satu zarah sebagai foton dan yang lain sebagai elektron.
Walau bagaimanapun, untuk teori rentetan menjadi penjelasan yang layak untuk alam semesta, ia mesti merangkumi tenaga gelap.
Menurut Vraze, anda dapat membayangkan tenaga gelap sebagai bola di antara gunung dan lembah, yang mewakili jumlah tenaga berpotensi. Sekiranya bola berada di atas gunung, mungkin tidak bergerak, tetapi mungkin tergelincir kerana gangguan sedikit pun, jadi tidak stabil. Sekiranya bola berada di lembah, ia tidak bergerak, mempunyai tenaga rendah, dan berada di alam semesta yang stabil, kerana dorongan yang kuat akan menyebabkannya bergulir ke belakang.
Ahli teori yang menggarap teori rentetan telah lama menganggap bahawa tenaga gelap tetap dan tidak berubah di alam semesta. Dengan kata lain, bola berada di lembah di antara gunung, ia tidak meluncur dari puncak gunung dan tidak berubah dari masa ke masa.
Tetapi hipotesis yang dikemukakan pada bulan Jun menunjukkan bahawa agar teori rentetan dapat berfungsi, lanskap tidak boleh mempunyai gunung atau lembah di atas permukaan laut. (Dalam konsep ini, alam semesta kita berada di atas permukaan laut, yang merupakan metafora untuk titik di mana tenaga gelap mula mengembangkan alam semesta atau menguncinya.)
Sebaliknya, medan mempunyai sedikit kemiringan dan "bola tenaga gelap" meluncur ke bawah. "Semasa ia bergerak ke bawah, ada tenaga gelap yang kurang dan kurang," kata Vraze. "Ketinggian bola sepadan dengan jumlah tenaga gelap di alam semesta kita."
Dalam teori ini, tenaga gelap akhirnya dapat "meluncur" di bawah permukaan laut dan mulai menarik alam semesta kembali ke ukurannya sebelum Big Bang.
Tetapi ada satu masalah.
Puncak gunung yang tidak stabil seperti ini terbukti wujud kerana boson Higgs wujud, kata Wraze. Dan telah terbukti secara eksperimen bahawa zarah Higgs dapat wujud di puncak gunung ini ("alam semesta yang tidak stabil") dan dapat terganggu dengan sentuhan sedikit pun.
Kesukaran dengan kestabilan alam semesta
Kamrun Wafa, yang bekerja pada teori rentetan di Harvard dan pengarang kanan hipotesis bulan Jun, mengesahkan bahawa, sesungguhnya, hipotesis asalnya mempunyai "kesukaran dengan alam semesta yang tidak stabil." Dan artikel seterusnya telah mencerminkan masalah ini.
Namun, menurut Vraze, walaupun hipotesisnya disemak semula, "kita masih tidak akan berada di Alam Semesta yang stabil - sebaliknya, semua yang lain akan berubah." Menurut versi yang disemak semula, puncak gunung dapat ada, tetapi lembah yang stabil tidak dapat (bayangkan bentuk pelana kuda). Bola akhirnya akan mula bergolek dan tenaga gelap harus berubah dari masa ke masa.
Tetapi jika hipotesis itu salah sepenuhnya, maka tenaga gelap dapat berterusan, kita akan duduk di lembah di antara dua gunung, dan alam semesta akan terus berkembang.
Dia berharap bahawa dalam 10-15 tahun akan datang, satelit yang lebih tepat mengukur pengembangan alam semesta akan membantu kita memahami sama ada tenaga gelap tetap atau berubah. Wafa bersetuju: "Ini adalah masa yang menarik dalam kosmologi dan semoga dalam beberapa tahun ke depan kita akan melihat bukti eksperimen perubahan tenaga gelap di alam semesta kita."
