Sila Koja Drži Atome Možda Pokreće Ubrzano Širenje Univerzuma

Nova studija predlaže neočekivanu vezu između mikroskopskog sveta kvarkova i kosmičkog širenja: mehanizmi jake nuklearne sile mogli bi doprinositi efektu koji prepoznajemo kao tamnu energiju.

U poslednjih sto godina astronomija je napravila ogroman napredak. Edwin Hubble je početkom 20. veka otkrio da se univerzum širi, a 1998. nezavisne posmatračke ekipe su otkrile da se to širenje zapravo ubrzava. Da bi opisali taj fenomen, kosmolozi koriste Hablovu konstantu za trenutnu brzinu širenja i kosmološku konstantu kao ključni element modela Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM), u kojem tamna energija pokreće ubrzano širenje, a hladna tamna materija oblikuje raspored galaksija.

Međutim, ΛCDM se suočava sa ozbiljnim teoretskim problemom: kvantne procene energije vakuuma odstupaju od posmatranih vrednosti za oko 120 redova veličine — poznato kao problem kosmološke konstante. To je motivisalo naučnike da razmotre alternativne mehanizme koji bi mogli objasniti akceleraciju bez ekstremnih finih podešavanja.

Kako QCD može uticati na kosmos

U radu objavljenom u časopisu Universe, istraživači razmatraju uticaj kvantne hromodinamike (QCD) — teorije jaka nuklearne interakcije koja upravlja ponašanjem kvarkova i gluona — na strukturu vakuuma u širenju svemira. Ključni koncept je kvarkovsko zatočeništvo (quark confinement): kvarkovi i gluoni ne postoje slobodno, već su uvek vezani unutar hadrona.

Autori koriste teorijski okvir nazvan Polyakov–Nambu–Jona-Lasinio (PNJL) model da bi opisali QCD vakuum i njegovu moguću zavisnost od kosmičke ekspanzije. Njihova ideja je da promene u QCD vakuumu, izazvane širenjem prostora, mogu proizvesti efektivne doprinose koji na velikim skalama imitiraju tamnu energiju.

"Kvantna hromodinamika, kao gage-teorija jake nuklearne sile, poseduje bogatu strukturu vakuuma; širenje univerzuma može uticati na tu strukturu i indukovati efektivne doprinose tamnoj energiji," navode autori.

Testiranje modela

Da bi proverili svoj pristup, istraživači su model uporedili sa podacima niskog crvenog pomaka: kvazarima, HII galaksijama i tip Ia supernovama. Korišćenjem Bayesove statistike, uveli su novi parametar označen kao d koji kvantifikuje eventualnu dinamičnost ovog QCD-doprinosa. Rezultat: najbolja vrednost parametra d je blizu nule, što znači da predloženi model može veoma dobro da reprodukuje trenutno posmatrano širenje — ali bez jasnog signala snažne devijacije od ΛCDM.

Autori ističu da je reč o konkurentskoj, ali komplikovanoj hipotezi kojoj su potrebna preciznija posmatranja da bi se potvrdila ili opovrgla. Predstojeće misije, poput ESA-inog Euclid teleskopa i Vera C. Rubin opservatorije, trebalo bi da pruže potrebnu tačnost u merenjima kosmičke ekspanzije.

Zaključak: Iako nije dokazana, ideja da fizički procesi iz domena jake interakcije utiču na kosmičku akceleraciju je intrigantna: može ponuditi novu perspektivu na problem kosmološke konstante i otvoriti vezu između nuklearne fizike i kosmologije.