Ketika menjadi jelas 20 tahun yang lalu bahwa perluasan alam semesta semakin cepat, para ilmuwan menyajikan penjelasan yang lengkap, sederhana dan dapat diuji. Tetapi karena semakin banyak data eksperimental dan observasi yang masuk, alasan energi gelap - mungkin alasan percepatan ini - tetap sulit dipahami. Meskipun secara teknis setara dengan "konstanta kosmologis" (atau energi yang melekat pada ruang itu sendiri), tidak ada cara untuk menyimpulkan nilainya. Tetapi jika kita ingat bahwa menempatkan bentuk materi tertentu di ruang hampa mengubah gaya yang bekerja pada materi ini, mungkin energi gelap muncul menurut prinsip yang sangat sederhana: karena di alam semesta kita terdapat materi seperti itu.
Peta clustering galaksi di alam semesta kita. Kehadiran struktur ini dapat menjelaskan keberadaan dan kekuatan dark energy secara keseluruhan.
Kebanyakan kekuatan dan fenomena memiliki asal-usul yang mudah ditemukan. Dua benda masif mengalami gaya gravitasi karena fakta bahwa ruangwaktu melengkung karena adanya materi dan energi. Alam semesta telah mengembang karena memiliki sejarahnya sendiri tentang perubahan kepadatan energi di alam semesta dan kondisi awal untuk ekspansi. Dan semua partikel di alam semesta berinteraksi dengan cara tertentu karena aturan terkenal teori medan kuantum dan pertukaran boson vektor. Dari partikel subatom terkecil hingga skala terbesar, gaya yang sama bekerja untuk menggerakkan boson dan galaksi.
Interaksi kuat yang terjadi karena adanya "perubahan warna" dan pertukaran gluon yang mengikat inti atom bersama-sama
Bahkan fenomena paling misterius pada intinya mengandung penjelasan yang dapat dipahami dengan baik. Kita tidak tahu mengapa ada lebih banyak materi daripada antimateri di alam semesta, tetapi kita tahu bahwa kondisi yang kita butuhkan untuk ini - pelanggaran bilangan baryon, pelanggaran C dan CP - terjadi. Kita tidak tahu apa sifat materi gelap, tetapi sifat umumnya, di mana lokasinya dan bagaimana kelompoknya, semuanya dipahami dengan baik. Kami juga tidak tahu apakah lubang hitam menyimpan informasi atau tidak, tetapi kami memahami keadaan akhir dan awal dari objek-objek ini, serta bagaimana mereka lahir dan apa yang terjadi pada cakrawala peristiwa mereka dari waktu ke waktu.
Ilustrasi lubang hitam dan lingkungannya, cakram akresi yang berakselerasi dan menggembung. Keadaan awal dan akhir lubang hitam dapat diprediksi dengan baik bahkan jika kehilangan atau penyimpanan informasi tidak
Tapi ada satu hal yang sama sekali tidak kita mengerti: energi gelap. Tentu saja, kita dapat mengukur percepatan alam semesta dan memahami besarnya secara akurat. Tetapi mengapa kita bahkan memiliki alam semesta dengan energi gelap bukan nol? Mengapa ruang kosong, di mana tidak ada apa-apa - tidak peduli, tidak ada kelengkungan, tidak ada radiasi, tidak ada - memiliki energi positif bukan nol? Dan mengapa jumlah energi ini, yang sangat kecil dan sama sekali tidak terlihat selama miliaran tahun pertama sejarah Alam Semesta, mulai menangkap Alam Semesta hanya pada saat Bumi muncul di dalamnya?
Ilustrasi cakram protoplanet tempat terbentuknya planet dan planetesimal, menciptakan celah pada cakram. Empat hingga lima miliar tahun yang lalu, ketika tata surya kita terbentuk, energi gelap secara bersamaan mulai menangkap perluasan alam semesta dan kepadatan energinya.
Video promosi:
Ada banyak hal menarik yang bisa kita kaitkan dengan energi gelap dan alam semesta secara keseluruhan. Ada banyak ruang kosong yang ditembus oleh medan kuantum. Tidak ada wilayah di alam semesta di mana gaya gravitasi, elektromagnetik, atau nuklir menembus; mereka ada dimana-mana. Jika kita mencoba menghitung apa yang disebut nilai ekspektasi vakum (kondensat) dari berbagai medan kuantum, kita dihadapkan pada jumlah suku yang tak terbatas dan hanya dapat menuliskannya kira-kira. Kami akan selalu berurusan dengan nilai perkiraan. Dan sejauh yang kami tahu, mereka tidak seimbang, dan alam semesta tidak melambat - sebenarnya sedang berakselerasi. Entah bagaimana, ruang angkasa itu sendiri memiliki sedikit energi bukan nol. Dan energi ini membuat galaksi jauh di alam semesta menjauh dari kita dengan kecepatan yang terus meningkat,meski perlahan, tapi terus-menerus.
Pertanyaannya "mengapa?" tidak pernah berhenti menyiksa para ahli teori. Mengapa alam semesta mengembang lebih cepat dan lebih cepat? Kami tidak dapat menjelaskan keberadaan energi gelap ini dalam segala hal. Mungkin kita hanya memiliki sedikit pemahaman tentang alam semesta itu sendiri. Namun, ada pilihan lain, yang jarang dipikirkan: mungkin sifat ruang kosong ini ditentukan oleh keberadaan benda lain - seperti materi - di alam semesta.
Dan ada alasan untuk percaya bahwa ini mungkin, yang disebut efek Casimir. Kami mengenalnya dengan baik.
Ilustrasi efek Casimir dan bagaimana gaya di luar lempeng berbeda dari gaya di antara keduanya
Berapa gaya elektromagnetik ruang kosong? Nol, tentu saja. Dengan tidak adanya muatan, arus dan materi untuk interaksi, itu akan menjadi nol, tidak main-main. Tetapi jika Anda menempatkan dua pelat logam pada jarak tertentu di antara keduanya, dan kemudian bertanya lagi berapa gaya elektromagnetiknya, itu akan berhenti menjadi nol. Karena fakta bahwa beberapa mode fluktuasi kuantum dilarang karena batas-batas pelat, kami tidak hanya memprediksi, tetapi juga mengukur gaya bukan-nol antara pelat-pelat ini, yang muncul secara harfiah dari ruang kosong. Dan yang paling menarik, semua gaya, termasuk gaya gravitasi, menunjukkan efek Casimir.
Peta lebih dari satu juta galaksi di alam semesta; ada galaksi terpisah di setiap titik. Warna berbeda mewakili jarak; merah - lebih jauh
Apa yang terjadi jika kita mencoba menerapkan efek ini ke seluruh alam semesta dan menghitung efeknya? Jawabannya sederhana: kita mendapatkan sesuatu yang dalam beberapa bentuk berhubungan dengan energi gelap, hanya - sekali lagi - dengan urutan yang berbeda. Dan ini mungkin karena kita tidak sepenuhnya mengetahui apa syarat batas alam semesta atau bagaimana cara menghitung efek gravitasi quantum dengan benar.
Memetakan alam semesta bisa menjadi bagian yang paling mudah. Tidak mungkin kita akan menunggu terobosan pengamatan atau eksperimental yang akan membawa kita pada pemahaman tentang energi gelap, gaya paling sulit dipahami di alam semesta. Kita mungkin membutuhkan terobosan teoretis. Dan, mungkin, ini akan dikaitkan dengan anomali jejak, perubahan dalam besaran dinamis, atau bahkan jejak dimensi tambahan. Kami baru saja menemukan rahasia yang paling sulit untuk dijelaskan. Mungkin solusinya terletak pada fisika yang sudah kita ketahui.
Ilya Khel
