Teadlased on välja töötanud kahanemisega universumi mudeli, mis eksisteeris enne Suurt Pauku. Pilt suuremalt
Suur pauk kirjeldab, kuidas universum sai alguse ühe punktina 13,7 miljardit aastat tagasi ja on sellest ajast alates laienenud, kuid see ei seleta enne seda juhtunut. Penni osariigi ülikooli teadlased usuvad, et meie praeguses universumis peaks leiduma jälgi tõenditest, mida võiks kasutada enne Suurt Pauku tagasi vaadates. Nende uurimistöö kohaselt oli olemas kokkutõmbuv universum, mille ruumi-aja geomeetria sarnanes meie laieneva universumiga. Universum varises kokku ja siis “põrkas” kui Suur Pauk.
Einsteini üldise relatiivsusteooria kohaselt esindab Suur Pauk Algust - suursündmust, kus sündis mitte ainult mateeria, vaid ka ruumiaeg ise. Kui klassikalised teooriad ei paku enne seda hetke eksisteerimise kohta aimugi, siis Penn State'i uurimisrühm on varasema ajani viinud niitide leidmiseks kasutanud kvantgravitatsioonilisi arvutusi. "Üldrelatiivsust saab kasutada universumi kirjeldamiseks tagasi punktini, kus mateeria muutub nii tihedaks, et selle võrrandid ei pea vastu," ütleb Abhay Ashtekar, Eberly perekonna füüsikatooli hoidja ja gravitatsioonifüüsika instituudi direktor. ja geomeetria Penni osariigis. "Peale selle pidime rakendama kvantvahendeid, mis Einsteini jaoks polnud kättesaadavad." Kombineerides kvantfüüsikat üldrelatiivsusega, suutsid Ashtekar ja kaks tema järeldoktorit, Tomasz Pawlowski ja Parmpreet Singh välja töötada mudeli, mis liigub Suure Paugu kaudu kahanevasse universumisse, mis eksponeerib meiega sarnast füüsikat.
Teadusuuringutes, mida käsitleti ajakirja Physical Review Letters numbris, näitas meeskond, et enne Suurt Pauku oli olemas kokkutõmbuv universum, mille ruumiaegne geomeetria oli sarnane muidu meie praeguse laieneva universumiga. Kui gravitatsioonijõud tõmbasid seda eelmist universumit sissepoole, jõudis see punkti, kus ruumi-aja kvantomadused muudavad gravitatsiooni pigem tõrjuvaks kui atraktiivseks. "Kasutades Einsteini kosmoloogiliste võrrandite kvantmuudatusi, näitasime, et klassikalise Suure Paugu asemel on tegelikult olemas kvantpõrutus," ütleb Ashtekar. "Me olime avastusest nii üllatunud, et on olemas veel üks klassikaline Suure Paugu eelset universumit, et kordasime erinevate parameetrite väärtustega simulatsioone mitme kuu jooksul, kuid leidsime, et Big Bounce'i stsenaarium on kindel."
Ehkki enne Suure Paugu kohta eksisteerinud teise universumi üldist ideed on välja pakutud, on see esimene matemaatiline kirjeldus, mis süstemaatiliselt tuvastab selle olemasolu ja järeldab selle universumi ruumi-aja geomeetria omadused.
Uurimisrühm kasutas silmus-kvantgravitatsiooni, mis oli juhtiv lähenemisviis üldrelatiivsuse ja kvantfüüsika ühendamise probleemile, mille teemaks oli ka Penni osariigi gravitatsioonifüüsika ja geomeetria instituut. Selles teoorias on ruumi-aja geomeetrial endal diskreetne 'aatomi' struktuur ja tuttav kontinuum on vaid ligikaudne väärtus. Ruumi kangas on sõna otseses mõttes kootud ühemõõtmeliste kvantniitidega. Suure Paugu lähedal on see kangas vägivaldselt rebenenud ja oluliseks muutub geomeetria kvantne olemus. See muudab gravitatsiooni tugevalt tõrjuvaks, põhjustades suure põrke.
"Meie esialgne töö eeldab meie universumi homogeenset mudelit," ütleb Ashtekar. „Kuid see on andnud meile kindluse silmuse kvantgravitatsiooni ideedes. Jätkame mudeli täiustamist, et paremini kujutada universumit sellisena, nagu me seda tunneme, ja kvantgravitatsiooni omaduste paremaks mõistmiseks. ”
Uurimistöid toetasid Riiklik Teadusfond, Alexander von Humboldti fond ja Penn State Eberly Teaduskolledž.
Algne allikas: PSU uudisteväljaanne
