Ciemna strona Wszechświata

Pomimo wszystkich postępów w teorii i obserwacji w fizyce cząstek elementarnych i kosmologii rozumiemy tylko około 5% Wszechświata. Pozostała materia i energia Wszechświata składa się z ciemnej materii, która odpowiada za niezgodne z wyliczeniami bazującymi na Ogólnej Teorii Względności zbyt duże prędkości obrotowe galaktyk i powstawanie kosmicznych struktur, oraz z ciemnej energii, która przyspiesza ekspansję Wszechświata.

Oprócz utrzymujących się tajemnic tak zwanego ciemnego wszechświata, w miarę jak teorie stały się bardziej solidne a obserwacje – dokładniejsze, pojawiły się niepokojące rozbieżności między naszymi najlepszymi opisami Wszechświata. Na przykład tempo przyspieszenia dostarczane przez obserwacje astronomiczne i standardowy model kosmologii jest znacznie mniejsze niż wartość prezentowana przez model standardowy fizyki cząstek elementarnych. „Jeśli rozbieżność między różnymi obserwacjami nie zostanie rozwiązana nawet po bardziej wyrafinowanych obserwacjach, będzie to oznaczać, że podstawowy model Lambda – CDM * – najbardziej preferowany standardowy model kosmologii – musi zostać zmieniony. Możliwe, że zachodzą interakcje między różnymi sektorami, takimi jak ciemna materia i ciemna energia, których jeszcze nie rozpoznaliśmy.

Do takich wniosków doszedł Subhendra Mohanty indyjski fizyk z Departamentu Fizyki Teoretycznej w Physical Research Laboratory w Navrangpurze (Ahmedabad), który zebrał w jednej publikacji artykuły opisujące próby zrozumienia przyspieszającej ekspansji Wszechświata.

Badacz wskazuje, że nierozwiązanie ww. różnicy miedzy modelem standardowym cząstek a modelem kosmologicznym może również oznaczać, że sposób, w jaki obecnie mierzymy kosmologiczną odległość za pomocą spektroskopowego przesunięcia ku czerwieni i użycie standardowych świec, takich jak supernowe typu 1a lub zmienne cefeidy – gwiazdy, których jasność zmienia się okresowo w czasie – musi zostać zrewidowana.

Mohanty, wyjaśnia, że istnieją dwa nurty badań w tej dziedzinie, z których pierwszy to badanie i interpretacja danych obserwacyjnych i tego, co mówią nam o istnieniu ciemnej energii. Drugim aspektem jest mikroskopowe zrozumienie natury ciemnej energii – płynu, który ma ujemne ciśnienie. To, jak wskazuje Mohanty, sprawia, że ​​ciemna energia jest niepodobna do żadnej innej cząstki lub pola obserwowanego do tej pory.

„Odkrycie natury ciemnej energii poprzez badanie przyspieszonego Wszechświata odblokuje najgłębszy poziom naszego zrozumienia Wszechświata” – podsumowuje Mohanty. „Najlepszym sposobem postępowania w zrozumieniu ciemnej energii jest ścisłe powiązanie teorii z obserwacjami, które są teraz możliwe dzięki mnóstwu nowych precyzyjnych eksperymentów w kosmologii i fizyce cząstek elementarnych”.


* Lambda-CDM oznacza model kosmologiczny oparty na równaniu Einsteina,  w którym wbrew autorowi dołożono parametr Lambda – Λ który we współczesnej interpretacji odpowiada działaniu ciemnej energii oraz drugi parametr – CDM, który dotyczy ciemnej materii.