Новое исследование может помочь выявить природу темной энергии, таинственное вещество, которое толкает Вселенную расширяться наружу. Новая энергия может возникнуть из-за колебаний в пустоте пустого пространства.
В новом исследовании было высказано предположение о том, что расширение обусловлено флуктуациями энергии, переносимой вакуумом, или областями пространства, лишенным материи. Флуктуации создают давление, которое заставляет само пространство расширяться, делая материю и энергию менее плотной, говорит соавтор исследования Qingdi Wang, докторант Университета Британской Колумбии (UBC) в Канаде.
Ученые называют силу, которая подталкивает Вселенную к расширению космологической постоянной (хотя она не является «силой» в строгом смысле). Эта константа представляет собой плотность энергии самого пространства. Если оно больше нуля, то уравнения относительности Эйнштейна, описывающие структуру пространства-времени, подразумевают расширение Вселенной. В конце 1990-х годов измерения отдаленных сверхновых показали, что вселенная ускоряется, а не только расширяется. Космологи называют энергию, которая стимулирует темную энергию ускорения. Какая бы ни была темная энергия, она рассеивается медленнее, чем материя или темная материя, и не сжимается, как любой из них действует под действием силы тяжести.
Это ускорение стало большим затруднением для физиков, поскольку оно противоречит предсказаниям квантовых теорий поля, теоретических основ, описывающих взаимодействия мельчайших субатомных частиц. Квантовые теории поля предсказывают энергию вакуума, которая настолько велика, что Вселенная не должна существовать вообще, сказал Лукас Ломбриссер, попечитель из Королевской обсерватории, Эдинбург, в Шотландии, который не участвовал в новом исследовании. Это расхождение называется «старой» проблемой космологической постоянной, и физики обычно думали, что когда новая физика будет обнаружена, космологическая константа исчезнет; Расширение будет объяснено каким-то другим способом.
Однако, когда ученые обнаружили ускоренное расширение, возникла новая проблема. Согласно теоретическим расчетам, космологическая константа должна быть на 50-120 порядков больше, чем она, с соответственно большой скоростью расширения, сказал Ломбризер.
По существу, плотность энергии Вселенной (сколько энергии на единицу объема) должна быть гигантской, и это явно не так.