A Waterloo Egyetem kutatói olyan új elméleti keretet dolgoztak ki, amely szerint az univerzum keletkezése és rendkívül gyors korai tágulása közvetlenül a kvantumgravitáció törvényeiből fakadhat, így az ősrobbanás magyarázata egységesebb alapokra kerülhet.

Az eredmények arra utalnak, hogy a világegyetem legelső pillanataiban lezajló robbanásszerű növekedés nem külön beillesztett feltételezések következménye, hanem egy mélyebb fizikai elmélet természetes megnyilvánulása lehet.

A gravitációt összehangolása

A kutatást Dr. Niayesh Afshordi, a Waterloo Egyetem és a Perimeter Institute fizikaprofesszora vezette, aki munkatársaival arra vállalkozott, hogy a gravitációt összehangolja a kvantumfizikával, amely a legkisebb részecskék viselkedését írja le.

A ScienceDaily szerint bár Einstein általános relativitáselmélete több mint egy évszázada rendkívüli pontossággal működik, az univerzum születésekor uralkodó szélsőséges körülmények között már nem ad kielégítő magyarázatot, ezért a kutatók a kvadratikus kvantumgravitáció matematikailag stabil keretrendszerét alkalmazták, amely extrém magas energiák mellett is következetes marad.

A kozmológiai modellek többsége

A jelenlegi kozmológiai modellek többsége az általános relativitáselméletre épül, amelyet különféle kiegészítő elemekkel egészítenek ki annak érdekében, hogy összhangban legyen a megfigyelésekkel, ugyanakkor az új megközelítés egységesebb képet kínál, mert közvetlen kapcsolatot teremt a világegyetem legkorábbi állapota és a ma is használt, jól tesztelt kozmológiai modellek között.

A kutatócsoport arra jutott, hogy az inflációnak nevezett rendkívül gyors tágulási szakasz a konzisztens kvantumgravitációs elméletből önmagában is levezethető, így nincs szükség további feltételezések bevezetésére a jelenség magyarázatához.

Egyre érdekesebb adatok bukkannak fel

A modell emellett egy minimális szintű ősi gravitációs hullám jelenlétét is előre jelzi, amelyek a téridő apró rezdüléseiként az ősrobbanást követően keletkezhettek, és amelyeket a jövő kísérletei elvileg képesek lehetnek kimutatni.

Afshordi szerint „ez a munka azt mutatja, hogy az univerzum robbanásszerű korai növekedése közvetlenül a gravitáció mélyebb elméletéből fakadhat”, majd hozzátette, hogy „ahelyett, hogy új elemeket illesztenénk Einstein elméletéhez, azt találtuk, hogy a gyors tágulás természetes módon jelenik meg, ha a gravitációt extrém magas energiákon is következetes módon kezeljük”.

A kutatókat meglepte, hogy az elmélet mennyire konkrétan ellenőrizhető jóslatokat ad, hiszen Afshordi megfogalmazása szerint „bár ez a modell elképesztően magas energiákkal foglalkozik, világos előrejelzéseket ad, amelyeket a mai kísérletek ténylegesen vizsgálhatnak”, és kiemelte, hogy „a kvantumgravitáció és a valós mérési adatok közötti közvetlen kapcsolat ritka és izgalmas lehetőség”.

A kozmológiai megfigyelések

Az eredmények olyan időszakban születtek, amikor a kozmológiai megfigyelések pontossága gyors ütemben növekszik, mivel az új generációs galaxisfelmérések, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás vizsgálatai és a gravitációshullám-detektorok már elérik azt az érzékenységi szintet, amely korábban pusztán elméleti elképzelések tesztelését is lehetővé teszi.

A kutatók egyre inkább felismerik a korai univerzum egyszerűbb modelljeinek korlátait, ami sürgeti az alapvető fizikai törvényeken nyugvó megközelítések kidolgozását.