Новая частица изменяет судьбу Вселенной, считают физики

Астрономы всего мира находятся в некотором замешательстве, поскольку полученные ими данные о скорости расширения Вселенной оказываются весьма противоречивыми.

Со времени рождения нашей Вселенной из крохотной точки с бесконечной плотностью и гравитацией она непрерывно расширяется, однако скорость этого расширения не постоянна – со временем расширение Вселенной ускоряется.

Нам известно, что скорость расширения современной Вселенной увеличивается, и для объяснения этого факта ученые приняли, что во Вселенной существует так называемая «темная энергия», отвечающая за ускоряющееся расширение нашего мира. Однако скорость расширения Вселенной до сих пор является дискуссионным вопросом. Значение этой скорости, полученное при наблюдениях близлежащих сверхновых типа Ia (имеющих постоянную светимость, вследствие чего яркость этих вспышек зависит, как правило, лишь от расстояния до них) сильно отличается от значения, полученного на основе изучения реликтового излучения (фонового свечения Вселенной в микроволновом диапазоне, представляющего собой послесвечение Большого взрыва). Поэтому некоторые ученые предполагают, что сама темная энергия изменяется с течением времени.

Квантовые физики считают, что всю нашу Вселенную пронизывают так называемые квантовые поля, а материальные частицы являются точечными возмущениями этих полей. Каждой квантовой частице ставится в соответствие собственное поле. С этой точки зрения загадочную темную энергию можно соотнести с энергией квантовых полей в определенной области пространства. Однако расчеты энергии квантовых полей, проведенные на базе теории, на десятки порядков отличаются от оценок количества темной энергии. Но, что если измерения скорости расширения Вселенной являются корректными, и темная энергия действительно изменяется со временем? Тогда это может говорить нам о том, что и сами квантовые поля изменяются с течением времени.

В новом исследовании физик-теоретик Массимо Цердонио (Massimo Cerdonio) из Падуанского университета, Италия, рассчитал изменение энергии квантового поля, необходимое для объяснения изменения количества темной энергии.

Если некое новое квантовое поле отвечает за изменение количества темной энергии, то существует частица, соответствующая этому квантовому полю.

Изменение количества темной энергии, полученное в результате расчета Цердонио, требует определенной массы частицы, и она оказалась близка к массе частицы, уже предлагавшейся ранее учеными – так называемого аксиона. Физики предложили эту гипотетическую частицу для решения проблем, связанных с квантовой интерпретацией сильных ядерных взаимодействий.

Эта частица, вероятно, появилась в очень ранней Вселенной, однако «пряталась» от нас, в то время как другие силы и частицы управляли развитием нашего мира. И теперь настала «очередь аксиона», пояснил Цердонио.

Исследование появилось на сервере научных препринтов arxiv.org.