Cercetătorii au dezvoltat un model de univers în scădere care a existat înainte de Big Bang. Faceți clic pentru a mări
Big Bang descrie cum Universul a început ca un singur punct în urmă cu 13,7 miliarde de ani și s-a extins de atunci, dar nu explică ce s-a întâmplat înainte. Cercetătorii de la Universitatea Penn State consideră că ar trebui să existe urme de dovezi în universul nostru actual, care ar putea să se uite înapoi înainte de Big Bang. Conform cercetărilor lor, a existat un univers contractant, cu geometrie spațiu-timp similară universului nostru în expansiune. Universul s-a prăbușit și apoi a fost „respins” ca Big Bang.
Conform teoriei generale a relativității a lui Einstein, Big Bang reprezintă The Beginning, marele eveniment în care nu numai că s-a născut materia, dar și spațiul-timp în sine. În timp ce teoriile clasice nu oferă indicii despre existență înainte de acel moment, o echipă de cercetare de la Penn State a folosit calcule gravitaționale cuantice pentru a găsi fire care duc la o perioadă anterioară. „Relativitatea generală poate fi folosită pentru a descrie universul într-un punct în care materia devine atât de densă, încât ecuațiile sale nu rezistă”, spune Abhay Ashtekar, titular al catedrei de familie Eberly în fizică și director al Institutului pentru fizică gravitațională. și Geometrie la Penn State. „Dincolo de acest punct, a trebuit să aplicăm instrumente cuantice care nu erau disponibile pentru Einstein.” Combinând fizica cuantică cu relativitatea generală, Ashtekar și doi dintre cercetătorii săi post-doctoranți, Tomasz Pawlowski și Parmpreet Singh, au reușit să dezvolte un model care urmărește prin Big Bang către un univers în scădere care prezintă o fizică similară cu a noastră.
În cercetările raportate în numărul actual al Physical Review Letters, echipa arată că, înainte de Big Bang, a existat un univers contractant cu geometrie spațiu-timp, care altfel este similar cu cel al universului nostru actual în expansiune. Pe măsură ce forțele gravitaționale au tras acest univers anterior spre interior, a ajuns într-un punct în care proprietățile cuantice ale spațiului-timp determină ca gravitația să devină repulsivă, mai degrabă decât atractivă. „Folosind modificările cuantice ale ecuațiilor cosmologice ale lui Einstein, am arătat că în locul unui Big Bang clasic există, de fapt, un Sărut cuantic”, spune Ashtekar. „Am fost atât de surprinși de constatarea că există un alt univers clasic, pre-Big Bang, încât am repetat simulările cu valori ale parametrilor diferite pe parcursul mai multor luni, dar am constatat că scenariul Big Bounce este robust.”
În timp ce ideea generală a unui alt univers existent înainte de Big Bang a fost propusă anterior, aceasta este prima descriere matematică care stabilește sistematic existența sa și deduce proprietățile geometriei spațiu-timp din acel univers.
Echipa de cercetare a folosit gravitația cuantică cu buclă, o abordare conducătoare a problemei unificării relativității generale cu fizica cuantică, care a fost, de asemenea, pionierat la Institutul Penn State de Fizică și Geometrie Penn. În această teorie, geometria spațiu-timp în sine are o structură „atomică” discretă, iar continuumul familiar este doar o aproximare. Țesătura spațiului este literalmente țesută de fire cuantice unidimensionale. În apropiere de Big-Bang, această țesătură este violent sfâșiată și natura cuantică a geometriei devine importantă. Face gravitația puternic respingătoare, dând naștere la Big Bounce.
„Lucrarea noastră inițială presupune un model omogen al universului nostru”, spune Ashtekar. „Cu toate acestea, ne-a dat încredere în ideile care stau la baza gravitației cuantice bucle. Vom continua să perfecționăm modelul pentru a înfățișa mai bine universul așa cum îl cunoaștem și pentru a înțelege mai bine caracteristicile gravitației cuantice. "
Cercetarea a fost sponsorizată de Fundația Națională de Știință, Fundația Alexander von Humboldt și Colegiul Științific de Știință Penn State.
Sursa originală: Comunicat de presă PSU
