Kabeh ing alam semesta duwe gravitasi-lan uga ngrasa. Nanging, kekuwatan dhasar sing paling umum iki sing menehi tantangan paling gedhe kanggo fisikawan.
Téori relativitas umum Albert Einstein kasil banget kanggo njlèntrèhaké daya tarik gravitasi lintang lan planit, nanging katoné ora bener ing kabèh skala.
Relativitas umum wis dadi uji pengamatan sajrone pirang-pirang taun, saka pangukuran Eddington babagan difraksi cahya lintang saka srengenge ing taun 1919 nganti deteksi gelombang gravitasi anyar.
Nanging, kesenjangan ing pangerten kita wiwit katon nalika kita nyoba ngetrapake jarak sing cilik banget, lan ing ngendi hukum mekanika kuantum bisa digunakake utawa nalika kita nyoba njlèntrèhaké kabèh alam semesta.
Sinau anyar kita, Dikirim ing astronomi alamDheweke saiki wis nguji teori Einstein ing skala paling gedhe.
Kita yakin pendekatan kita bisa mbantu ngrampungake sawetara misteri paling gedhe ing kosmologi, lan asil kasebut nuduhake manawa relativitas umum kudu diowahi ing skala kasebut.
model rusak?
Teori kuantum prédhiksi manawa ruang kosong, kosong, kebak energi. Kita ora ngerti anane amarga piranti kita mung bisa ngukur owah-owahan energi relatif marang jumlah total.
Nanging, miturut Einstein, energi ruang kosong nduweni tolak – ngusir ruang kosong. Sing nggumunake, ing taun 1998, ditemokake yen ekspansi alam semesta pancen nyepetake (penemuan sing dianugerahi Bebungah Nobel Fisika 2011).
Nanging, jumlah energi vakum, utawa energi peteng. Kaya sing wis kasebut, kudu dicathet yen percepatan luwih cilik tinimbang sing diprediksi dening teori kuantum.
Dadi pitakonan gedhe, sing diarani “Masalah Konstan Kosmologis Lawas”, yaiku apa energi vakum pancen narik kawigaten – saengga nggawe gaya gravitasi lan ngowahi ekspansi alam semesta.
Yen mangkono, kenapa daya tarik kasebut luwih lemah tinimbang sing dikarepake? Yen vakum ora ditarik kabeh, apa sing nyebabake akselerasi kosmik?
Kita ora ngerti apa energi peteng, nanging kita kudu nganggep orane kanggo nerangake ekspansi alam semesta.
Kajaba iku, kita uga kudu nganggep manawa ana jinis materi sing ora katon sing diarani materi peteng kanggo nerangake carane galaksi lan kluster berkembang dadi cara sing kita deleng saiki.
Asumsi iki wis digabungake menyang teori kosmologi standar para ilmuwan, sing diarani Cold Dark Matter Lambda Model (LCDM) – sing nuduhake yen ana 70 persen energi peteng, 25 persen materi peteng, lan 5 persen materi normal ing alam semesta. Model iki sukses banget kanggo nyukupi kabeh data sing diklumpukake dening kosmolog sajrone 20 taun kepungkur.
Nanging kasunyatan sing paling saka alam semesta kasusun saka gaya lan materi peteng, kang nduweni nilai aneh lan ora ana guna, wis mimpin akeh fisikawan kanggo wonder apa teori gravitasi Einstein perlu diowahi kanggo njlèntrèhaké kabeh alam semesta.
Pangembangan anyar muncul sawetara taun kepungkur nalika dadi jelas manawa macem-macem cara ngukur tingkat ekspansi kosmik, sing diarani Konstan Hubble, menehi jawaban sing beda – masalah sing dikenal minangka Tegangan Hubble.
Bedane utawa ketegangan antarane rong nilai konstanta Hubble.
Kapisan yaiku angka sing diprediksi dening model kosmologi LCDM, sing dikembangake kanggo cocog karo Cahya sing ditinggalake dening Big Bang (Iku radiasi latar mburi gelombang mikro kosmik).
Sing liyane yaiku tingkat ekspansi, sing diukur kanthi ngamati supernova ing galaksi sing adoh.
Sawetara gagasan teoretis kanggo metode modulasi LCDM wis diusulake kanggo nerangake voltase Hubble. Ing antarane yaiku teori alternatif gravitasi.
Nggolek jawaban
Kita bisa ngrancang tes kanggo mriksa apa alam semesta manut aturan teori Einstein.
Relativitas umum nggambarake gravitasi minangka lengkungan utawa defleksi ruang lan wektu, sing mlengkung dalan cahya lan materi. Sing penting, dheweke prédhiksi manawa jalur cahya lan sinar materi kudu ditekuk dening gravitasi kanthi cara sing padha.
Bebarengan karo tim kosmolog, kita nyoba hukum dhasar relativitas umum. Kita uga njelajah apa ngowahi teori Einstein bisa mbantu ngatasi sawetara masalah mbukak ing kosmologi, kayata ketegangan Hubble.
Kanggo mangerteni apa relativitas umum bener ing skala gedhe, kita miwiti, kanggo pisanan, kanggo neliti telung aspek bebarengan. Iki minangka ekspansi alam semesta, efek gravitasi ing cahya, lan efek gravitasi ing materi.
Nggunakake metode statistik sing dikenal minangka inferensi Bayesian, kita mbangun maneh gravitasi alam semesta liwat sejarah kosmik ing model komputer adhedhasar telung parameter kasebut.
Kita bisa ngira paramèter nggunakake data latar mburi gelombang mikro kosmik saka satelit Planck, katalog supernova lan pengamatan wangun lan distribusi galaksi sing adoh karo teleskop SDSS lan DE.
Banjur kita mbandhingake rekonstruksi karo prediksi karo model LCDM (utamane model Einstein).
Kita nemokake indikasi sing menarik babagan kemungkinan kontradiksi karo prediksi Einstein, sanajan kanthi signifikan statistik sing relatif kurang.
Iki tegese gravitasi isih bisa tumindak beda ing skala gedhe, lan relativitas umum bisa uga kudu diowahi.
Panaliten kita uga nemokake manawa angel banget kanggo ngatasi masalah stres Hubble mung kanthi ngganti teori gravitasi.
Mbok menawa solusi lengkap mbutuhake komponen anyar saka model kosmologis, sing ana sadurunge proton lan èlèktron pisanan gabung kanggo mbentuk hidrogen sesampunipun. big bang kaya wujud khusus saka materi peteng, jinis energi peteng awal, utawa medan magnet primordial.
Utawa bisa uga ana kesalahan sistematis sing ora dingerteni ing data kasebut.
Nanging, panliten kita nuduhake manawa bisa nguji validitas relativitas umum ing jarak kosmik nggunakake data observasional. Sanajan kita durung ngrampungake masalah Hubble, kita bakal entuk akeh data saka probe anyar sajrone sawetara taun.
Iki tegese kita bakal bisa nggunakake cara statistik iki kanggo ngowahi relativitas umum, lan njelajah watesan saka modifikasi, kanggo mbukak dalan kanggo ngrampungake sawetara tantangan mbukak ing kosmologi.
Kazuya Koyama profesor kosmologi, Universitas Portsmouth lan Levon profesor fisika Bogosian, Simon Fraser University
Artikel iki wis direproduksi saka Conversations Under a Creative Commons License. Maca artikel asli.