Einstein általános relativitás elmélete szerint az ősrobbanás jelenti a kezdetet, a nagy pillanatot, melyben nem csupán az anyag, de maga a tér-idő is megszületett. Bár a klasszikus elméletek nem adnak semmilyen támpontot az ezt megelőző létre, a Pennsylvania Állami Egyetem kutatócsapata kvantum gravitációs számításokkal olyan szálakra bukkant, melyek elvezetnek egy, a kezdet előtti időbe.
Az általános relativitással leírható az univerzum addig a pontig, melyen az anyag elég sűrűvé vált, hogy egyenleteit fenntartsa, magyarázta Abhay Ashtekar, az egyetem Gravitációs Fizikai és Geometriai Intézetének igazgatója. A fent említett ponton túl azonban már kvantum eszközök alkalmazása szükséges, ami nem állt Einstein rendelkezésére.
A kvantum fizika és az általános relativitás kombinálásával Ashtekar, valamint kutatótársai, Tomasz Pawlowski és Parmpreet Singh kifejlesztettek egy modellt, ami az ősrobbanáson keresztül egy zsugorodó, a miénkhez hasonló fizikával rendelkező univerzumba nyúlik.
Kutatásukban a csapat tagjai bemutatták, hogy az ősrobbanást megelőzően volt egy összehúzódó világegyetem, olyan tér-idő geometriával ami nagyban hasonlított jelenlegi táguló univerzumunkhoz. A gravitációs erők befelé irányuló húzásával a zsugorodó univerzum elért egy pontot, amin a tér-idő kvantum tulajdonságai a gravitációt a megszokott vonzó helyett taszító erővé alakítják.
Ashtekar és társai Einstein kozmológiai egyenleteinek kvantum módosításaival mutatták be, hogy a klasszikus ősrobbanás helyett valójában egy kvantum visszapattanás következett be. A kutatókat olyannyira meglepte a másik klasszikus, ősrobbanás előtti univerzum felfedezése, hogy hónapokon át más-más paraméterekkel újra és újra futtatták szimulációikat, azonban összességében az általuk a Big Bang mintájára Big Bounce névre keresztelt forgatókönyv maradt a domináns.
Annak ellenére, hogy általánosan elfogadott egy másik univerzum létezése az ősrobbanás előtt, a Penn State kutatása az első, ami matematikailag leírja ezt az univerzumot szisztematikusan felfedve létezését és levezetve geometriájának tulajdonságait.
A kutatók a kvantum-hurok gravitáció (LQG), az általános relativitás és a kvantum fizika egyesítésének egyik elsőszámú megközelítését alkalmazták, melynek kifejlesztésében nagy szerepet játszottak a Penn State elméleti tudósai is. Ez az elmélet az űr kvantum felépítését írja le. Fontos pontja, hogy a térnek is van legkisebb eleme, a módosított általános relativitás egyenletek szerint ez egy-egy 10 a -43-onnak megfelelő tér-horknak nevezett kvantum. Ebből tevődik össze a világmindenség végtelen tere, melynek szerkezete az LQG szerint hálószerű, a tér szövete szó szerint egydimenziós kvantumszálakból szövődik. Az ősrobbanás közelében ez a szövet szétszakadt, ekkor vált lényegessé a geometria kvantum természete. A gravitáció erősen taszítóvá vált, utat engedve a Big Bounce-nak.
Nézd meg a legfrissebb cikkeinket a címlapon!
