• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Prof. Lewandowski: Nobel za badania tempa ekspansji Wszechświata

    05.10.2011. 00:40
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Pytanie co sprawia, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej to jedno z największych wyzwań rzuconych współczesnej fizyce - mówi fizyk prof. Jerzy Lewandowski. Wyzwanie to rzucili tegoroczni nobliści. 


    Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki otrzymali: Amerykanin Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt z Australii i Adam G. Riess z USA. Odkryli oni, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Ustalili to obserwując światło odległych supernowych.

    Jak powiedział PAP prof. Lewandowski, fizyk teoretyk z Uniwersytetu Warszawskiego, naukowcy od ponad 10 lat szukają odpowiedzi na pytanie co powoduje, że tempo ekspansji rośnie, zamiast maleć, jak się wcześniej spodziewano.

    Pierwsza odpowiedź, którą proponują uczeni, to powrót do stałej kosmologicznej, użytej w równaniach ogólnej teorii względności Alberta Einsteina. "Jest to stała przyrody, której wartości, ani znaku (może być dodatnia lub ujemna) a priori nie znamy. Einstein wprowadził tę stałą, ponieważ proporcjonalny do niej wyraz w równaniach Einsteina mógł wyjaśnić domniemaną przez niego statyczność Wszechświata" - powiedział fizyk.

    Późniejsze obserwacje wykazały jednak, że Wszechświat się rozszerza, a wiec stała nie jest potrzebna. Einstein uznał wprowadzenie jej do równań za swój błąd. Jednak po odkryciu, że tempo ekspansji Wszechświata rośnie, część badaczy uznała, że stała kosmologiczna była prawidłową koncepcją, a nowe obserwacje przybliżyły nas do ustalenia jej wartości. Dokładne jej wyznaczenie będzie oznaczało wyjaśnienie zagadki.

    "Pozostałe odpowiedzi na pytanie o znaczenie obserwacji próbują zmienić status stałej kosmologicznej ze stałej przyrody, do nieznanego pochodzenia energii" - wyjaśnił prof. Lewandowski.

    Jak powiedział, według tej teorii Wszechświat wypełnia ciemna energia, czyli nowy dla nauki, nieznany rodzaj materii, którego jest znacznie więcej niż materii znanej. Ponieważ nic o tej energii nie wiadomo, nazywa się ją "ciemną".

    Czym jest i jak działa ciemna materia teoretycy próbują ustalić stosując różne obliczenia. Jednym z nich jest kwantowa teoria pola. Niestety teoria nie jest kompletna i na razie wszystkie obliczenia są obarczone dużym błędem.

    "Teoria ta przewiduje, że nawet próżnia ma swoją różną od zera energię. Obliczenie tej energii wykracza poza matematyczne możliwości dzisiejszej teorii kwantowej, a otrzymywane przybliżone wyniki różnią się od przewidywań w stopniu znacznie większym niż jakiekolwiek inne przewidywanie fizyki teoretycznej" - podkreśla fizyk.

    Ustalenie więc przyczyny wzrostu tempa rozszerzania się Wszechświata jest na razie odległe. 

    PAP - Nauka w Polsce

    ula/ tot/ jra/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Model Lambda-CDM (Λ-CDM, ang. Lambda-cold dark matter) – jeden z najpowszechniej uznawanych modeli kosmologicznych. Jego nazwa pochodzi od dwóch głównych składników Wszechświata: stałej kosmologicznej (oznaczanej przez Λ) i zimnej ciemnej materii. Model ten wyjaśnia mikrofalowe promieniowanie tła (CMB), obserwowaną strukturę wielkoskalową oraz przyspieszanie ekspansji Wszechświata. Kwintesencja – hipotetyczna forma ciemnej energii, postulowanej jako czynnik wyjaśniający obserwowane przyspieszanie ekspansji Wszechświata. Ciemna energia – w kosmologii jest hipotetyczną formą energii, która wypełnia całą przestrzeń i wywiera na nią ujemne ciśnienie, wywołując rozszerzanie się Wszechświata. Jest to jedno z pojęć wprowadzonych w celu wyjaśnienia przyspieszania ekspansji kosmosu oraz problemu brakującej masy we Wszechświecie. Wyniki badań opublikowane w 2011 wydają się potwierdzać istnienie ciemnej energii.

    Teoria Wielkiej Kraksy – jedna z teorii powstania Wszechświata. Zakłada, że swą dzisiejszą postać Wszechświat zawdzięcza zderzeniu tzw. brany, na której się znajduje, z inną braną i zamianie energii zderzenia na materię. Era Plancka – pojęcie stosowane w kosmologii dla określenia fazy rozwoju wczesnego Wszechświata. Na podstawie kosmologicznego modelu rozszerzającego się Wszechświata przyjmuje się, że era ta trwała od t = 0 do t = 10 s. Stan Wszechświata w erze Plancka nie może być opisany za pomocą równań klasycznej ogólnej teorii względności, gdyż efekty kwantowe odgrywają wówczas zasadniczą rolę i do poprawnego opisu potrzebna jest teoria grawitacji kwantowej, której obecnie nie ma, choć do jej miana aspiruje kilka teorii, np. pętlowa grawitacja kwantowa, M-teoria, teoria strun.

    Ujemne ciśnienie - właściwość hipotetycznej fałszywej próżni, która ma wywierać niższe ciśnienie od próżni zwyczajnej. Pojęcie ujemnego ciśnienie jest sprzeczne z intuicją. Ciśnienie próżni jest zależne od energii próżni, która poprzez tensor napięć-energii wytwarza grawitację. Przejawem ujemnego ciśnienia byłaby siła antygrawitacji. W teorii inflacji kosmologicznej zakłada się, że kiedyś Wszechświat wypełniała fałszywa próżnia posiadająca ujemne ciśnienie. To ujemne ciśnienie zadziałało jak ogromna siła rozprężająca, która doprowadziła do wykładniczego wzrostu objętości Wszechświata. Wszechświat Friedmana – model kosmologiczny Wszechświata, wynikający z równań Friedmana, gdzie przyjmuje się, że stała kosmologiczna wynosi 0.

    Jednorodność (kosmologia): W kosmologii zasada jednorodności mówi, że przestrzeń i rozłożenie w niej materii są jednorodne, co oznacza, że żaden punkt nie jest wyróżniony. Zasada ta nie daje się sprawdzić bezpośrednio doświadczalnie, a otrzymany w wyniku obserwacji obraz Wszechświata ukazuje go takim jakim był w odległej przeszłości. Zasada ta więc mówi, że jeżeli dla obserwatora fundamentalnego, prowadzącego obserwacje z Ziemi, galaktyki są rozłożone jednorodnie, to w każdym innym miejscu obserwator fundamentalny powinien widzieć podobny ich rozkład na niebie. Podstawowe znaczenie dla prawdziwości tej tezy ma zatem ustalenie, czy galaktyki są rozłożone jednorodnie zarówno w pobliżu Ziemi, jak i w znacznym od niej oddaleniu. Przyjęto, że na odległościach poniżej 100 Mpc, Wszechświat ma budowę hierarchiczną, co oznacza, że jest niejednorodny. Wynika z tego, że w miarę zwiększania odległości niejednorodność jest coraz mniejsza. Obecnie przyjmuje się, że nie istnieje żadna odległość graniczna, a obserwacje ukazują istnienie niejednorodności na odległościach znacznie większych niż przyjmowane 100 Mpc. Nie oznacza to jednak, że Wszechświat jest niejednorodny, a jedynie to, że im większe jego obszary obserwujemy tym mniejsze niejednorodności w nim występują. Widzialny (obserwowalny) Wszechświat – obszar Wszechświata, wraz ze znajdującą się w nim materią, który jest możliwy do zaobserwowania z Ziemi na chwilę obecną. Widzialny Wszechświat jest ograniczony z uwagi na fakt, iż światło lub inne sygnały są w stanie dotrzeć do ziemskiego obserwatora z okresu nie wcześniejszego od początku Wielkiego Wybuchu.

    Wszechświat – wszystko, co fizycznie istnieje: cała przestrzeń, czas, wszystkie formy materii i energii oraz prawa fizyki i stałe fizyczne określające ich zachowanie. Słowo „wszechświat” może być też używane w innych kontekstach jako synonim słów „kosmos” (w rozumieniu filozofii), „świat” czy „natura”. W naukach ścisłych słowa „wszechświat” i „kosmos” są równoważne.

    Kosmologia teoretyczna zajmuje się badaniem struktury i ewolucji Wszechświata jako systemu, konstruując teorie i porównując ich przewidywania z obserwacjami, stanowiąc naturalne uzupełnienie kosmologii obserwacyjnej. W szczególności, przedmiotem badań kosmologii teoretycznej są statystyczne przewidywania dotyczące struktury Wszechświata, w tym modelowanie rozwoju pierwotnych zaburzeń, prowadzących do powstania galaktyk, a także modelowanie najwcześniejszych etapów ewolucji Wszechświata (teoria inflacji, teorie ciemnej energii i kosmologia strunowa (tj. kosmologia oparta o teorię strun).

    Dodano: 05.10.2011. 00:40  


    Najnowsze