Nghiên cứu phát hiện ra rằng một giải pháp thay thế phổ biến cho lý thuyết Albert Einstein, cho sự tăng tốc của sự giãn nở của vũ trụ không phù hợp với dữ liệu mới thu được.
Nghiên cứu của giáo sư thiên văn học thuộc Đại học Arizona, Rodger Thompson, phát hiện ra rằng một giải pháp thay thế phổ biến cho lý thuyết Albert Einstein, cho sự gia tốc của sự giãn nở của vũ trụ không phù hợp với dữ liệu mới thu được trên một hằng số cơ bản, tỷ lệ khối lượng proton và electron.
Phát hiện của Thompson, được báo cáo vào ngày 9 tháng 1 tại cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Long Beach, California, tác động đến sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và chỉ ra một hướng mới cho nghiên cứu sâu hơn về sự mở rộng đang tăng tốc của nó.
Để giải thích sự gia tốc của sự giãn nở của vũ trụ, các nhà vật lý thiên văn đã gọi năng lượng tối - một dạng năng lượng giả thuyết thấm vào tất cả không gian. Tuy nhiên, một lý thuyết phổ biến về năng lượng tối không phù hợp với kết quả mới về giá trị của khối lượng proton chia cho khối lượng electron trong vũ trụ sơ khai.
Sự mở rộng đang gia tăng của các thiên hà được quan sát trong Trường cực sâu Hubble có thể phù hợp với hằng số vũ trụ Albert Einstein hơn là một lý thuyết thay thế phổ biến về năng lượng tối. Tín dụng hình ảnh: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee và P. Oesch, Đại học California, Santa Cruz; R. Bouwens, Đại học Leiden; và Nhóm HUDF09
Thompson đã tính toán sự thay đổi được dự đoán về tỷ lệ theo lý thuyết năng lượng tối (thường được gọi là các trường vô hướng) và thấy nó không phù hợp với dữ liệu mới.
Cựu sinh viên UA Brian Schmidt, cùng với Saul Perlmutter và Adam Reiss, đã giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 2011 vì cho thấy sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc thay vì chậm lại như suy nghĩ trước đây.
Sự gia tốc có thể được giải thích bằng cách khôi phục hằng số vũ trụ học của người Hồi giáo vào lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein. Einstein ban đầu giới thiệu thuật ngữ để làm cho vũ trụ đứng yên. Khi sau đó người ta phát hiện ra rằng vũ trụ đang giãn nở, Einstein đã gọi hằng số vũ trụ là sai lầm lớn nhất của ông.
Hằng số được phục hồi với một giá trị khác tạo ra gia tốc quan sát được của quá trình mở rộng vũ trụ. Tuy nhiên, các nhà vật lý đang cố gắng tính toán giá trị từ vật lý đã biết, tuy nhiên, có được một số lớn hơn 10 đến sức mạnh của 60 (một theo sau là 60 số không) quá lớn - một con số thực sự của thiên văn học.
Điều đó khi các nhà vật lý chuyển sang các lý thuyết mới về năng lượng tối để giải thích sự gia tốc.
Trong nghiên cứu của mình, Thompson đã đưa ra những lý thuyết phổ biến nhất trong số những lý thuyết đó, nhằm vào giá trị của hằng số cơ bản (không bị nhầm lẫn với hằng số vũ trụ), khối lượng của proton chia cho khối lượng của electron. Một hằng số cơ bản là một số thuần túy không có đơn vị như khối lượng hoặc chiều dài. Các giá trị của hằng số cơ bản xác định các định luật vật lý. Thay đổi số lượng, và các định luật vật lý thay đổi. Thay đổi các hằng số cơ bản bằng một lượng lớn, và vũ trụ trở nên rất khác so với những gì chúng ta quan sát.
Mô hình vật lý mới của năng lượng tối mà Thompson đã thử nghiệm dự đoán rằng các hằng số cơ bản sẽ thay đổi một lượng nhỏ. Thompson đã xác định một phương pháp đo tỷ lệ khối lượng proton và electron trong vũ trụ sơ khai vài năm trước, nhưng chỉ gần đây, các công cụ thiên văn mới trở nên đủ mạnh để đo hiệu ứng. Gần đây, ông đã xác định chính xác lượng thay đổi mà nhiều lý thuyết mới dự đoán.
Tháng trước, một nhóm các nhà thiên văn học châu Âu, sử dụng kính viễn vọng vô tuyến khổng lồ ở Đức, đã thực hiện phép đo chính xác nhất về tỷ lệ khối lượng proton-electron từng đạt được và nhận thấy rằng không có sự thay đổi nào về tỷ lệ này với một phần trong 10 triệu tại thời điểm vũ trụ còn khoảng một nửa tuổi hiện tại, khoảng 7 tỷ năm trước.
Khi Thompson đưa phép đo mới này vào tính toán của mình, anh ta thấy rằng nó đã loại trừ gần như tất cả các mô hình năng lượng tối bằng cách sử dụng các giá trị hoặc tham số thường được mong đợi. Nếu không gian tham số hoặc phạm vi của các giá trị được đánh đồng với một sân bóng đá, thì gần như toàn bộ trường nằm ngoài giới hạn ngoại trừ một bản vá 2 inch x 2 inch duy nhất ở một góc của sân. Trong thực tế, hầu hết các giá trị được phép thậm chí không có trên trường.
Có hiệu lực, các lý thuyết năng lượng tối đã chơi sai trên sân, ông Cameron Thompson nói. Hình vuông 2 inch chứa diện tích tương ứng không có thay đổi trong các hằng số cơ bản, và đó chính xác là nơi Einstein đứng.
Thompson hy vọng rằng các nhà vật lý và thiên văn học nghiên cứu vũ trụ học sẽ thích nghi với lĩnh vực chơi mới, nhưng hiện tại, Einstein Einstein đang ngồi trên ghế catbird, chờ đợi mọi người khác bắt kịp.
Qua Đại học Arizona