Астрофізики розробили квантову модель простору-часу для пояснення природи темної енергії

Фізики наблизилися до розгадки природи темної енергії, використовуючи сучасні підходи квантової гравітації та теорії струн. Команда науковців запропонувала нову модель, яка не лише узгоджується з найсвіжішими астрономічними спостереженнями, а й по-новому трактує саму суть простору-часу. Дослідження ще не пройшло повний цикл рецензування, але вже викликає значний інтерес у фахівців.

Темна енергія стала однією з найбільших загадок сучасної фізики після відкриття у 1998 році прискореного розширення Всесвіту, яке не відповідало класичним уявленням. Стандартна гіпотеза про вакуумну енергію, породжену квантовими флуктуаціями, не змогла пояснити розбіжності між теорією і експериментом — розрахункові значення були в сотні порядків більшими за виміряні. Додатково, нові вимірювання за допомогою інструменту DESI показали, що темна енергія змінюється з часом, а не є сталою величиною.

Щоб пояснити цю динаміку, науковці звернулися до ідей струнової теорії, яка розглядає елементарні частинки як вібруючі струни й дозволяє включити гравітацію у квантовий опис. В цій моделі простір-час на надмалих масштабах стає квантовим, а координати простору та часу втрачають класичні властивості: їх порядок у рівняннях набуває значення (некомутативна геометрія).

Саме така поведінка, за розрахунками дослідників, призводить до природного виникнення прискореного розширення Всесвіту. Ба більше, отримані числові значення темної енергії добре узгоджуються із сучасними експериментальними даними, включаючи спостережуване зменшення її густини з часом.

Особливо важливим є встановлений зв’язок між планківською довжиною — фундаментальним масштабом квантової гравітації — і розміром видимого Всесвіту. Такий міст між мікро- і макросвітом практично унікальний у сучасній фізиці, і вказує на те, що темна енергія може бути фундаментальною властивістю квантового простору-часу.

Хоча нова гіпотеза ще потребує незалежного підтвердження, автори вже запропонували шляхи для її перевірки в лабораторних умовах, наприклад, через пошук унікальних інтерференційних ефектів. Якщо ці явища будуть виявлені, це стане революцією у фізиці й суттєво змінить наше уявлення про еволюцію й майбутнє Всесвіту.

Робота в цьому напрямку триває, а відкриття нових фундаментальних зв’язків між квантовою гравітацією та космологією можуть стати наступним великим кроком у розумінні природи Всесвіту.