Perinteiset kosmologiset mallit perustuvat usein alkuperäisen singulariteetin käsitteeseen, äärettömän tiheyden pisteeseen. Äskettäin Europhysics Letters -lehdessä hyväksytty tutkimus ehdottaa vaihtoehtoa: litteä universumi ja sen anti-universumi voisivat syntyä samanaikaisesti kvanttisen prosessin kautta. Tämä teoria kiertää useita aikaisempien mallien, kuten Hartle-Hawkingin ja Vilenkin, ongelmia.
Malli esittelee 'euclidisen instantonin', vaiheen, jossa aika käyttäytyy kuin avaruusulottuvuus. Tänä aikana universumin koko seuraa kosinimuotoista käyrää, välttäen siten äärettömiä tiheyksiä. Tämä lähestymistapa mahdollistaa pehmeän siirtymisen tunnettuun universumiin, jossa mittakaavatekijä on rajallinen alusta alkaen.
Kvanttinen potentiaali näyttelee keskeistä roolia korvaten perinteisen avaruuskäyrän. Tämä ajatus ratkaisee merkittävän ongelman aikaisemmissa teorioissa, jotka kamppailivat havaittavan kaarevuuden puutteen selittämisessä.
CPT-symmetria, joka on keskeinen fysiikassa, takaa, että jokaisella universumilla on aikakäänteinen kaksoisversio. Nämä kaksi entiteettiä, vaikka ne ovat klassisesti eristyksissä, pysyvät kvantti-intrikoituneina. Tämä intrikaatio voisi valaista ymmärtämättömiä kosmologisia ilmiöitä, kuten pimeää energiaa ja pimeää ainetta.
Tämän mallin vaikutukset ovat laajat. Se välttää alkuperäiset singulariteetit, tuottaa havaintojen kanssa yhteensopivaa inflaatiota ja voisi selittää universumin laajenemisen kiihtymistä. Lisäksi se tarjoaa uuden reitin ymmärtää pimeää ainetta, yhdistäen nämä arvoitukset itse kosmoksen syntyyn.
Tulevien tutkimusten on tunnistettava tämän mallin havaittavissa olevat allekirjoitukset, kuten erityiset kuviot kosmisessa taustasäteilyn kentässä. Nämä työt voisivat myös lähentää kvanttimekaniikkaa ja yleistä suhteellisuusteoriaa, kahta fysiikan pilaria, joita on vielä vaikea sovittaa yhteen.
mitä euclidinen instantoni on?
Euclidinen instantoni on ratkaisu fysiikan yhtälöihin avaruudessa, jossa aika käyttäytyy kuin avaruusulottuvuus. Tämä käsite on ratkaiseva singulariteettien välttämiseksi kosmologisissa malleissa.
Instantoni mahdollistaa pehmeän siirtymisen aikattomasta tilasta laajenevaan universumiimme. Se kuvaa vaihetta, jossa universumin koko vaihtelee säännöllisesti, saavuttamatta äärettömiä tiheyksiä.
Tämä lähestymistapa on saanut inspiraationsa kvanttimekaniikasta, jossa hiukkaset voivat kulkea klassisesti kiellettyjä polkuja. Euclidinen instantoni edustaa näin ollen kvanttitunnelia kahden kosmologisen tilan välillä.
Sen käyttö tässä mallissa mahdollistaa singulariteettien aiheuttamien ongelmien välttämisen samalla kun se pysyy nykyisten havaintojen kanssa yhteensopivana.
Kuinka CPT-symmetria vaikuttaa kosmologiaan?
CPT-symmetria on keskeinen periaate fysiikassa, joka yhdistää varauksen kääntämisen, pariteetin ja ajan kääntämisen. Se tarkoittaa, että jokaisella fysikaalisella prosessilla on peilikuva.
Ehdotetussa mallissa tämä symmetria takaa universumin ja sen anti-universumin samanaikaisen luomisen. Nämä kaksi entiteettiä kehittyvät vastakkaisiin aikasuuntiin, mutta pysyvät kvantti-intrikoituneina.
Tämä intrikaatio voisi selittää ilmiöitä, kuten pimeää energiaa. Anti-universumi toimisi työntävänä energian lähteenä, kiihtyttäen universumimme laajenemista.
CPT-symmetria tarjoaa näin ollen luonnollisen kehyksen kosmologisten outouksien tutkimiseen.