Kažką pražiopsojome: birželio pradžioje mokslininkai paskelbė nustatę, kad Visata plečiasi 9 procentais sparčiau nei turėtų. Arba geriausieji mūsų matavimai netikslūs, arba per dabartinės kosmologijos plyšius žiba naujos fizikos spindesys.
Jei tai tiesa, Visatos paveiksle netrukus po Didžiojo sprogimo gali trūkti lengvų, kone šviesos greičiu skriejančių dalelių. Bet gali būti, kad mums pasisekė. Dalelių fizikai jau ilgiau nei dešimtmetį gaudo tokį apibūdinimą atitinkantį padarą: vaiduokliškąjį neutriną, nepanašų į kitus tris jau žinomus.
Palyginus su kitomis kosmologinėmis dilemomis, šis atvejis ne toks jau sudėtingas: dviem būdais matuojant Visatos plėtimosi spartą gaunamas vis labiau besiskiriantis rezultatas.
Pirmasis būdas stebi netolygumus kosminiame mikrobangų fone – karštos, tirštos Visatos, kokia ji buvo, praėjus vos keliems šimtams tūkstančių metų nuo Didžiojo sprogimo, – atspindžiuose. Iš šių fluktuacijų dydžio galima apskaičiuoti, kokia sparta plėtėsi prieš 13,7 mlrd. metų atsiradusi Visata.
Kitas metodas matuoja, kaip sparčiai dėl Visatos plėtimosi nuo mūsų tolsta tolimos galaktikos – taip buvo atrasta tamsioji energija, paslaptingoji jėga, plečianti Visatą į visas šalis.
Bėda kyla, kai šie du vertinimai palyginami. „Jie nesutampa“, – sako Adamas Riessas iš Kosminio teleskopo mokslų instituto Baltimorėje, (Merilandas, JAV), vienas iš 2011 metų Nobelio fizikos premijos laureatų už tamsiosios energijos atradimą ir vienas iš straipsnio, kuriame šis neatitikimas nurodomas, autorių.
Įsivaizdavimas apie Visatos sandarą radikaliai keistis negali, nes jis labai gerai atitinka stebėjimus.
Tad ko nepastebime? Mūsų įsivaizdavimas apie Visatos sandarą radikaliai keistis negali, nes jis labai gerai atitinka stebėjimus. O jie rodo, kad Visatos istorija buvo balanso veiksmas vos kelių ingredientų, kovojančių už dominavimą besiplečiančioje ir kintančioje Visatoje. Šis kosmoso modelis vyrauja ne vienerius metus, tačiau dabar regimi jo įtampos ženklai.
„Davėme šiems išties protingiems vaikiams, jauniesiems kosmologams, tai, kas, manėme, yra visai geras žaisliukas, o dabar jie stengiasi jį sulaužyti, – sako Michaelas Turneris iš Čikagos universiteto. – Gal jau ir sulaužė.“
Ar pačių ingredientų pataisymas galėtų paaiškinti skirtumą?
Viena galimybė – tamsioji energija yra vos stipresnė, nei manėme. Arba ji, laikui bėgant, galėjo sustiprėti ir plėtimąsi sustiprino. Tačiau tai nelabai patraukli teorija, sako Avis Loebas iš Harvardo universiteto.
Išmatuotas tamsiosios energijos stiprumas jau dabar yra didelis galvasopis. O leidus jam kisti, prisidėtų dar viena, galbūt nepateisinama raukšlė. „Tai suteiktų dvigubai daugiau skausmo“, – sako A.Loebas.
Bet gilesnė tamsėjančios tamsiosios energijos problema – jos nepakaktų senovinių ir dabartinių matavimų sujungimui. Pakeitus tamsiąją energiją pakankamai, ji nebeatitiktų kitų stebėjimų.
Lengviausias sprendimas, pasak A.Riesso, yra tamsusis spinduliavimas: mažos nežinomos dalelės, panašios į neutronus, laiko pradžioje judančios beveik šviesos greičiu. Tuo metu neatrastųjų dalelių poveikis būtų labiausiai juntamas.
Pagal dabartinį mūsų supratimą, Visatai plečiantis tamsioji energija užpildė susidarančią erdvę, o materija tapo labiau praskiesta. Ilgainiui į išorę stumianti tamsioji energija ėmė dominuoti materiją.
Silpnesni stabdžiai
Bet jei dalis masės būtų atsidūrusi lengvose, greitai judančiose dalelėse, tamsioji energija būtų laimėjusi dar greičiau, nes Visatai plečiantis besitempianti erdvė būtų nustūmusi daleles į žemesnę energiją ir susilpninusi jų trauką.
Pridėjus šį ingredientą į standartinį ankstyvosios Visatos vertinimą, pirminis ir dabartinis plėtimosi greitis sutaptų – ne todėl, kad „gazas“ spaustas stipriau, bet todėl, kad stabdžiai buvo kiek silpnesni.
Gali būti, kad jau esame žvilgtelėję į tamsiojo spinduliavimo daleles. Jau seniai fiksuojamos užuominos vadinamojo „sterilaus“ neutrino, kuris sąveikauja su gravitacija ir kitais trimis žinomais neutrinais, bet daugiau su niekuo.
Apmaudu, matavimai atmeta paprasčiausią trūkstamos dalelės – sterilių neutrinų – versiją. Bet gali būti dar keisčiau.
„Tarkime, šie neutronai nėra visiškai sterilūs, – sako Alexanderis Friedlandas iš Stanfordo linijinio greitintuvo Kalifornijoje. – Jie turi savo sąveikas ir yra kažkokio paslėpto sektoriaus dalis – pasaulio, esančio čia pat, po nosimi, tačiau su mūsų pasauliu sąveikaujančio itin silpnai.“
Jei taip, tokie neutrinai galėtų būti trūkstamas ingredientas. O neutrinų eksperimentais ir vis tobulėjančiais ankstyvosios Visatos tyrinėjimais per kitą dešimtmetį galbūt sužinosime, ar toks slaptasis dalelių sektorius gali pateikti paaiškinimą.
„Štai tokia padėtis, – sako A.Friedlandas. – Esama užuominų ir jos bus patikrintos.“
Trūkstamas litis
Nauja dalelė galėtų išspręsti dar vieną didžiojo sprogimo mįslę: kodėl litis daug retesnis nei turėtų būti.
Gyvendamos ir mirdamos, žvaigždės sukūrė visus sunkesnius elementus, tuo metu lengvesnieji, tokie, kaip helis, berilis ir litis, buvo sukurti maždaug Didžiojo sprogimo metu. Bet ličio galai nesueina: ankstyvojoje Visatoje jo buvo 2–5 kartus mažiau, nei manoma, kad turėjo būti, skylant radioaktyviajam beriliui.
Dabar Andreas Goudelis su kolegomis iš Aukštųjų energijų fizikos instituto Vienoje (Austrija) mano radę dalyką, galintį tai paaiškinti: lengvą, trumpaamžę dalelę, galinčią sąveikauti su kvarkais – sudedamosiomis atomų branduolių dalimis.
Naująją dalelę galėjo pasiglemžti berilio atomai, ir šie buvo sunaikinti, nespėję suskilti į litį. Spėjama, kad ji išlieka tik kelias minutes ar valandas – nepakankamai ilgai, kad galėtų pakeisti ir kitų elementų kiekius.
Parengta pagal „New Scientist“ inf.
