Хотя в результате новых доработок теория массивного гравитона стала менее элегантной, из неё теперь вполне естественно выводится ускоряющееся расширение Вселенной.
В конце девяностых стало ясно, что Вселенная расширяется, и расширяется с ускорением. Ответственной за это назначили силу, противоположную по своему воздействию гравитации, притягивающей тела друг у другу. Её называют тёмной энергией. Предположительно, на неё приходится основная часть того, что наполняет Вселенную.
Поначалу считалось, что такой энергией может быть энергия вакуума, однако затем оказалось, что она в 10120 отличается от нужной величины, а потому не может объяснить ускорение расширения мироздания, замеченное астрономами.
В 2010 году Клаудиа де Рам (Claudia de Rham) из Западного резервного университета Кейза (США) вместе с коллегами выдвинула предположение о том, что тёмная энергия всё же может быть нулевой энергией вакуума, но при одном важном допущении: основная часть разрыва между энергией вакуума и тёмной должна компенсироваться гипотетическим гравитоном.
Переносящий гравитационное взаимодействие гравитон может сыграть такую роль лишь при одном условии: в отличие от носителей электромагнитного взаимодействия, фотонов, такая частица должна быть не безмассовой, а иметь хотя бы малую, но всё же массу покоя, как переносчик слабого ядерного взаимодействия.
Чтобы наличие у гравитона массы совпадало с наблюдаемыми астрономическим фактами, она должна быть в районе 10–33 электронвольт, то есть в огромное количество раз меньше, чем даже у маломассивного нейтрино.
Итак, масса гравитона должна приводить к компенсации основной части нулевой энергии вакуума, оставляя «непогашенной» лишь ту часть, которую мы и называем тёмной энергией.
Когда теория только появилась, она вызвала немалое оживление в физическом сообществе: кандидатов в тёмную энергию, да ещё физически непротиворечивых, поначалу было мало. А тут ещё можно обойтись без добавления неизвестных современной физике явлений — за исключением массы гравитона, конечно. Это было самое минималистское из решений загадки тёмной энергии.
Но идею едва не убили в колыбели. Физики начали копаться в концепции и — что неизбежно — нашли в ней кучу подвохов. Например, из теории, согласно одной группе критиков, вытекало существование «дýхов». Мы уже описывали вкратце эту проблему: в такой теории возникают поля с «отрицательной энергией». Как только появляется нечто подобное, поскольку некая доля частиц системы обладает положительной энергией, а другая доля — отрицательной, закон сохранения энергии не запрещает процессов неограниченного рождения частиц как того, так и другого знака энергии. Но разве мы видим, как всё появляется из ничего (не говоря уже о том, что жить в таком мире было бы небезопасно)? Из духов же следует и возможность появления «отрицательной вероятности». Не знаете, что это такое? Что ж, вы в хорошей компании, поскольку учёные тоже не знают.
Клаудиа де Рам объясняет: «Потому-то мы и зовем их "духами": уж очень они пугающие и разрушают любую теорию, в которой присутствуют». Она права: если и не разрушают, то делают проживание в мире такой теории мероприятием для совершенно бесстрашных людей. Правда, здесь надо добавить, что недавняяработа Сергея Александрова из Университета Монпелье II (Франция) ставит под сомнение реальность проблемы духов для массивного гравитона.
Естественно, были попытки обосновать теоретически массивный гравитон без духов и происходящих от них неприятностей. В 2011 году появилась гипотеза о том, что есть два гравитона: один — с массой, а другой — без. Всё бы ничего, но в таком варианте Вселенная должна состоять из двух перекрывающихся видов взаимодействующих «тканей» пространства-времени. Как вы догадываетесь, нельзя сказать, чтобы такой сценарий сильно упрощал дело.
На встрече Космологического сообщества в Кембридже (Великобритания) на прошлой неделе несколько специалистов, включая ту же г-жу де Рам, независимо представили серию моделей, где взаимодействие двух видов «ткани» (из которых состоит Вселенная) естественным образом заставляет пространство-время расширяться с ускорением, обеспечивая тот самый эффект тёмной энергии, наблюдаемый астрономами. При этом в альтернативных механизмах, типа той же нулевой энергии вакуума, вообще нет нужды: взаимодействие двух «тканей» делает их излишними.
Хорошо бы это «пощупать», восклицают физики, и для этого нужно сделать предсказания, проверка которых покажет, массивен гравитон или нет. В Солнечной системе такой эксперимент уже планируется: теория массивного гравитона предсказывает, что гравитационное поле между Землёй и Луной должно слегка отличаться от предсказаний текущей физики. Из-за этого прецессия лунной орбиты должна измениться примерно на одну триллионную — мало, но вполне достаточно для фиксации .
Точнее, почти достаточно: сейчас земные лазеры, отражающиеся от зеркал, оставленных на Луне, позволяют замерить такую прецессию (определяя расстояние между Землёй и спутником по времени прохождения луча) с точностью до одной 100-миллиардной. Дальнейшее даже небольшое улучшение лазерной техники, используемой для этих целей, или точности применяемых часов вполне позволит протестировать концепцию на практике.
А вот Вячеслав Муханов, космолог из Мюнхенского университета Людвига — Максимилиана (Германия), известный вам по предсказанию в 1980-х анизотропности реликтового излучения, настроен скептически. Учёный поясняет: если вначале он рассматривал массивный гравитон как привлекательную теорию, просто и элегантно решавшую загадку тёмной материи, то добавление в неё нового пространства-времени и ещё одного гравитона без массы делает идею чересчур натянутой. «Думаю, что проблема тёмной энергии потребует более элегантного решения», — говорит г-н Муханов. Прямо скажем, мнение исключительной важности, ибо принадлежит человеку, предсказавшему очень многое в современной космологии.
С другой стороны, аргументируют сторонники массивного гравитона-2, элегантность — дело вкуса. Если теория покажет себя достоверной в части предсказаний гравитационных полей в реальном мире, она, бесспорно, привлечёт массу сторонников. Или же, напротив, лишится малейших оснований.
Какой бы их этих вариантов ни реализовался на практике, случится это, по всей видимости, уже в ближайшие месяцы.
Немає коментарів:
Дописати коментар
Примітка: лише член цього блогу може опублікувати коментар.