UBC-fysici hebben misschien een van de grote puzzels van de natuur opgelost:wat veroorzaakt de versnelde uitdijing van ons universum?

Promovendus Qingdi Wang heeft deze vraag aangepakt in een nieuwe studie die een groot incompatibiliteitsprobleem probeert op te lossen tussen twee van de meest succesvolle theorieën die verklaren hoe ons universum werkt:de kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie van Einstein.

De studie suggereert dat als we inzoomen op het heelal, we zouden beseffen dat het bestaat uit constant fluctuerende ruimte en tijd.

"Ruimte-tijd is niet zo statisch als het lijkt, het is constant in beweging, " zei Wang.

"Dit is een nieuw idee op een gebied waar nog niet veel nieuwe ideeën zijn geweest om dit probleem aan te pakken, " zei Bill Unruh, een professor in natuurkunde en sterrenkunde die toezicht hield op Wangs werk.

In 1998, astronomen ontdekten dat ons heelal zich steeds sneller uitbreidt, wat impliceert dat de ruimte niet leeg is en in plaats daarvan gevuld is met donkere energie die materie wegduwt.

De meest natuurlijke kandidaat voor donkere energie is vacuümenergie. Wanneer natuurkundigen de theorie van de kwantummechanica toepassen op vacuümenergie, het voorspelt dat er een ongelooflijk grote dichtheid van vacuümenergie zou zijn, veel meer dan de totale energie van alle deeltjes in het heelal. Als dit waar is, De algemene relativiteitstheorie van Einstein suggereert dat de energie een sterk zwaartekrachteffect zou hebben en de meeste natuurkundigen denken dat dit het universum zou doen exploderen.

Gelukkig, dit gebeurt niet en het heelal dijt heel langzaam uit. Maar het is een probleem dat moet worden opgelost wil de fundamentele natuurkunde vooruitgang boeken.

In tegenstelling tot andere wetenschappers die hebben geprobeerd de theorieën van de kwantummechanica of de algemene relativiteitstheorie aan te passen om het probleem op te lossen, Wang en zijn collega's Unruh en Zhen Zhu, ook een UBC-promovendus, een andere aanpak suggereren. Ze nemen de grote dichtheid van vacuümenergie die door de kwantummechanica wordt voorspeld serieus en ontdekken dat er belangrijke informatie over vacuümenergie is die in eerdere berekeningen ontbrak.

Hun berekeningen geven een heel ander fysiek beeld van het universum. Op deze nieuwe foto de ruimte waarin we leven fluctueert enorm. Op elk punt, het schommelt tussen uitzetting en samentrekking. Terwijl het heen en weer zwaait, de twee heffen elkaar bijna op, maar een heel klein netto-effect zorgt ervoor dat het universum langzaam en steeds sneller uitdijt.

Maar als ruimte en tijd fluctueren, waarom kunnen we het niet voelen?

"Dit gebeurt op zeer kleine schaal, miljarden en miljarden keer kleiner zelfs dan een elektron, " zei Wang.

"Het is vergelijkbaar met de golven die we op de oceaan zien, "zei Unruh. "Ze worden niet beïnvloed door de intense dans van de individuele atomen waaruit het water bestaat waarop die golven rijden."

Hun paper werd vorige week gepubliceerd in Fysieke beoordeling D :https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.95.103504.