Фізики: нова елементарна частинка може змінити уявлення про Всесвіт

Астрономи всього світу дещо збентежені, оскільки отримані ними дані про швидкість розширення Всесвіту виявилися досить суперечливими.

З часу народження нашого Всесвіту з крихітної точки з нескінченною щільністю і гравітацією вона безперервно розширюється, проте швидкість цього розширення не постійна – з часом розширення Всесвіту прискорюється.

Нам відомо, що швидкість розширення сучасному Всесвіті збільшується, і для пояснення цього факту вчені взяли, що у Всесвіті існує так звана «темна енергія», що відповідає за прискорене розширення нашого світу. Однак швидкість розширення Всесвіту до сих пір є дискусійним питанням. Значення цієї швидкості, отримане при спостереженнях сусідніх наднових типу Ia (мають постійну світність, внаслідок чого яскравість цих спалахів залежить, як правило, лише від відстані до них) сильно відрізняється від значення, отриманого на основі вивчення реліктового випромінювання (фонового світіння Всесвіту в мікрохвильовому діапазоні, що представляє собою післясвітіння Великого вибуху). Тому деякі вчені припускають, що сама темна енергія змінюється з плином часу.

Квантові фізики вважають, що весь наш Всесвіт пронизують так звані квантові поля, а матеріальні частинки є точковими збуреннями цих полів. Кожній квантовій частинці ставиться у відповідність власне поле. З цієї точки зору загадкову темну енергію можна співвіднести з енергією квантових полів в певній області простору. Однак розрахунки енергії квантових полів, проведені на базі теорії, на десятки порядків відрізняються від оцінок кількості темної енергії. Але, що якщо вимірювання швидкості розширення Всесвіту є коректними, і темна енергія дійсно змінюється з часом? Тоді це може говорити нам про те, що і самі квантові поля змінюються з плином часу.

У новому дослідженні фізик-теоретик Массімо Цердоніо (Massimo Cerdonio) з Падуанського університету, Італія, розрахував зміну енергії квантового поля, необхідну для пояснення зміни кількості темної енергії.

Якщо якесь нове квантове поле відповідає за зміну кількості темної енергії, то існує частка, що відповідає цьому квантовому полю.

Зміна кількості темної енергії, отримана в результаті розрахунку Цердоніо, вимагає певної маси частинки, і вона виявилася близька до маси частки, що вже пропонувалася раніше вченими – так званого аксіону. Фізики запропонували цю гіпотетичну частку для вирішення проблем, пов’язаних з квантової інтерпретації сильних ядерних взаємодій.

Ця частка, ймовірно, з’явилася в дуже ранньому Всесвіті, проте «ховалася» від нас, в той час як інші сили і частинки управляли розвитком нашого світу. І тепер настала «чергу аксіонів», пояснив Цердоніо.

Дослідження з’явилося на сервері наукових препринтів arxiv.org.