Microscopic găuri de vierme ar putea conduce expansiunea accelerată a universului, spun oamenii de știință. Aceste mici găuri de vierme se nasc în mod constant din vidul spațiului din cauza efectelor cuantice subtile.
Dacă sunt confirmate prin experimente și observații, găurile de vierme ar putea deveni o sursă valoroasă de informații despre gravitația cuantică – o unificare teoretică a forțelor fundamentale ale universului, adesea considerată a fi Sfântul Graal al fizicii teoretice.
Numeroase observații astronomice arată că universul nostru se extinde într-un ritm din ce în ce mai mare. Cu toate acestea, a lui Einstein teoria generală a relativității afirmă că dacă universul conține doar speciile de particule și radiații pe care le cunoaștem, un astfel de comportament al țesăturii spațiului este imposibil.
Pentru a reconcilia observațiile expansiunii universului cu această teorie, oamenii de știință au propus că spațiul este umplut cu o entitate enigmatică care nu poate fi detectată în experimente terestre sau spațiale.
Această substanță misterioasă, numită energie întunecatăinteracționează foarte slab cu alte tipuri de materie și câmpuri, astfel încât, în prezent, nu există informații sigure despre structura sau originea acesteia.
Într-un studiu recent publicat pe 5 aprilie în jurnal Revizuirea fizică Dcercetătorii au propus un nou candidat îndrăzneț pentru energia întunecată: găuri de vierme de dimensiuni subatomice – sau tuneluri minuscule care conectează puncte disparate din spațiu.
Potrivit autorilor, aceste găuri de vierme se nasc și sunt distruse în mod constant în vidul spațiului din cauza efecte cuantice. Acest lucru este similar cu modul în care particulele sunt produse în apropierea orizontului de evenimente găuri negreduce la Radiația Hawking; sau modul în care perechile electron-pozitron sunt generate de un câmp electric puternic – un fenomen cunoscut sub numele efectul Schwinger.
Cu toate acestea, crearea acestor găuri de vierme este oarecum diferită de acele alte fenomene, deoarece descrierea lor matematică necesită ca efectele cuantice ale gravitației să fie luate în considerare – o sarcină mult mai complicată și mai puțin înțeleasă.
Aceste dificultăți în calcularea fenomenelor gravitaționale cuantice i-au împiedicat pe autori să calculeze cu exactitate rata natalității în gaura de vierme. Cu toate acestea, folosind o abordare cunoscută sub numele de gravitație cuantică euclidiană, ei au arătat că, dacă se creează în mod spontan aproximativ 10 miliarde de găuri de vierme pe centimetru cub pe secundă, energia pe care o generează ar fi suficientă pentru a explica rata de expansiune a universului observată în prezent.
„Deși rezultatul nostru a fost derivat pe baza gravitației cuantice euclidiene… este probabil ca modificarea noastră să fie valabilă și pentru alte teorii ale gravitației cuantice”, coautor al studiului. Stylianos Tsilioukasun doctorand la Universitatea din Thessalia și Observatorul Național din Atena, a declarat Live Science prin e-mail.
Mai mult decât atât, analiza echipei a arătat că modelul lor de energie întunecată este chiar mai bun din punct de vedere observațional decât cea mai larg acceptată teorie, cunoscută sub numele de Model cosmologic standardcare presupune că energia întunecată are o densitate de energie independentă de timp.
„Conform propunerii noastre, energia întunecată se poate schimba pe măsură ce timpul curge”, a spus Tsilioukas. „Acesta este un avantaj major, deoarece observațiile recente sugerează că rata de expansiune a universului este diferită în ultima vreme decât a fost în universul timpuriu”.
Cu toate acestea, oricât de succes este modelul cercetătorilor în a explica proprietățile generale ale energiei întunecate, validitatea oricărei teorii fizice trebuie testată cu date experimentale. Și deocamdată, teoria rămâne netestabilă.
În viitor, în continuă creștere acuratețea experimentelor spațiale iar observațiile ar trebui să permită astronomilor să deducă rata de expansiune a universului mai detaliat, precum și să măsoare alte manifestări observabile ale energiei întunecate. Acest lucru ar putea permite cercetătorilor să testeze dacă acest model nou propus de energie întunecată este corect.
Între timp, autorii plănuiesc să-și îmbunătățească în continuare analiza teoretică. „Lucrăm chiar acum la un model care calculează rata de formare a găurilor de vierme”, a spus Tsilioukas. „Cercetarea pare promițătoare și sperăm să publicăm rezultatele foarte curând”.