Сбогом на теорията на струните? Нов модел на Вселената обяснява необяснимото

Съвременната наука се намира в „златния век“ на изследване на Вселената и съвсем скоро традиционните ни представи за структурата на космоса може да се променят драстично, благодарение на най-новите наблюдения.

Най-големите телескопи в света откриха, че космическото пространство на максималните наблюдаеми разстояния е необичайно подредено. В същото време експериментите в Големия адронен колайдер в ЦЕРН не откриха никакви отклонения от известните физични закони, когато учените изследваха най-малките частици материя.

Научната общност не очакваше такива резултати. В края на краищата преобладаващите теоретични модели, които съчетават теорията на струните и концепцията за космическата инфлация предсказваха съвсем различна картина на Вселената – сложна и объркана.

Математическият апарат на теорията на струните е впечатляващо сложен, но все още не е довел до нито едно експериментално потвърдено предсказание. Основната трудност е, че теорията изисква допълнителни пространствени измерения. Според теоретиците тези измерения трябва да бъдат свити до микроскопични размери.

През 80-те години на миналия век учените предлагат теорията за космическата инфлация, за да обяснят защо наблюдаемата Вселена е толкова хомогенна. Според тази теория първоначално малкият и хетерогенен космос е преживял бързо разширение в началото на еволюцията си, което е довело до изравняването му.

Привържениците на този модел отбелязват, че той може да обясни защо в ранната Вселена са се появили малки разлики в плътността на материята. Впоследствие тези области с повишена плътност под действието на гравитацията са се превърнали в галактики.

През последните 30 години учените внимателно измерват как точно се променя плътността на материята в различните части на пространството. Те са анализирали реликтовото лъчение – своеобразно ехо от Големия взрив, а също така са изследвали как галактиките са разпределени в триизмерното пространство.

Също така, според инфлационната теория, във Вселената би трябвало да има специални гравитационни вълни с голяма дължина на вълната – вибрации в тъканта на пространство-времето. Ако е възможно те да бъдат открити, това би било решаващо доказателство, че моделът е правилен. Уредите обаче стават все по-прецизни, а от тези вълни все още няма следа.

Физикът Латам Бойл заедно със свой колега са разработили принципно нов подход. Тяхната теория не се нуждае нито от математически струни, нито от инфлационен сценарий.

Изследователите предлагат да разглеждат момента на Големия взрив като космическо „огледало“ във времето. От едната страна на тази граница се намира нашата Вселена, а от другата – нейният огледален образ, където времето тече в обратна посока. Новият модел елегантно разрешава отдавнашен парадокс: защо в света преобладава материята, а не антиматерията. В нашата част на космоса преобладават обикновените частици, докато в отражението преобладават античастиците.

Теорията предлага и неочакван отговор на основната загадка на тъмната материя: тя може да е съставена от тежки „десноръки“ частици неутрино. За разлика от известните на науката леки „леворъки“ неутрино, тези частици почти не взаимодействат с обикновените частици и се проявяват само чрез гравитацията.

Според изчисленията един от трите известни вида неутрино би трябвало да е абсолютно безмасов. Тази хипотеза сега се проверява, като се наблюдава как гравитацията групира материята при мащабни галактически проучвания. Авторите на новата теория прилагат концепцията за ентропията в космологични мащаби, като се опират на начина, по който Стивън Хокинг е изследвал термодинамиката на черните дупки. Изчисленията показват: Вселена с максимална ентропия би трябвало да е плоска и да се разширява с ускоряваща се скорост.

Физиците също така обясниха как са възникнали първичните разлики в плътността на материята, без да прибягват до инфлационната теория. Те доказаха, че квантово поле с нулево измерение може да създаде точно такива флуктуации, каквито наблюдаваме в реалния космос.

Въпреки, че резултатите изглеждат обещаващи, учените подчертават: все още е необходимо да се провери дали новият модел е математически обоснован и физически реалистичен. Въпреки това вече е ясно, че различни пътища могат да доведат до разбирането на фундаменталните закони на Вселената.