क्या यूनिवर्स का विस्तार हमेशा के लिए होगा?

सुपरनोवा / एक्सेलेरेशन जांच, एसएनएपी। छवि क्रेडिट: बर्कले लैब विस्तार करने के लिए क्लिक करें
रहस्यमयी डार्क एनर्जी क्या है जिससे ब्रह्मांड का विस्तार तेज हो रहा है? क्या यह आइंस्टीन के प्रसिद्ध ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का कुछ रूप है, या यह एक विदेशी प्रतिकारक शक्ति है, जिसे "क्विंटेसेंस" कहा जाता है, जो कि ब्रह्मांड के तीन-चौथाई हिस्से को बना सकता है? लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (बर्कले लैब) और डार्टमाउथ कॉलेज के वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि यह पता लगाने का एक तरीका है।

फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित होने वाले एक पेपर में, बर्कले लैब के भौतिक विज्ञानी एरिक लिंडर और डार्टमाउथ के रॉबर्ट कैल्डवेल बताते हैं कि डार्क एनर्जी के भौतिकी मॉडल को अलग-अलग परिदृश्यों में अलग किया जा सकता है, जिसका उपयोग आइंस्टीन के कॉस्मोलॉजिकल निरंतर को नियंत्रित करने और प्रकृति को समझाने के लिए किया जा सकता है। अंधेरे ऊर्जा के। अधिक क्या है, वैज्ञानिकों को यह निर्धारित करने में सक्षम होना चाहिए कि संयुक्त डार्क एनर्जी मिशन (JDEM) के लिए किए जा रहे प्रयोगों के साथ इनमें से कौन सा परिदृश्य सही है जो NASA और U.S. डिपार्टमेंट ऑफ़ एनर्जी द्वारा प्रस्तावित किया गया है।

"वैज्ञानिक सवाल पर बहस कर रहे हैं in हमें यह जानने के लिए कि हमें अंधेरे ऊर्जा को मापने की कितनी सही आवश्यकता है?" “हमने अपने पेपर में जो किया है वह माप के लिए सटीक सीमा का सुझाव देता है। सौभाग्य से, ये सीमाएँ JDEM प्रयोगों की सीमा के भीतर होनी चाहिए। ”

Linder और Caldwell JDEM के लिए DOE-NASA विज्ञान परिभाषा टीम के दोनों सदस्य हैं, जिनके पास मिशन की वैज्ञानिक आवश्यकताओं को पूरा करने की जिम्मेदारी है। लिंडर SNAP के लिए सिद्धांत समूह का नेता है? सुपरनोवा / एक्सेलेरेशन जांच, JDEM मिशन को पूरा करने के लिए प्रस्तावित वाहनों में से एक। कैल्टवेल, डार्टमाउथ में भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर, क्विंटेसेंस अवधारणा के प्रवर्तकों में से एक हैं।

फिजिकल रिव्यू लेटर्स लिंडर और कैल्डवेल में अपने पेपर में दो परिदृश्यों का वर्णन करते हैं, एक वे "विगलन" कहते हैं और एक वे "फ्रीजिंग" कहते हैं, जो हमारे स्थायी रूप से विस्तारित ब्रह्मांड के लिए अलग-अलग भाग्य की ओर इशारा करते हैं। विगलन परिदृश्य के तहत, विस्तार का त्वरण धीरे-धीरे कम हो जाएगा और अंततः एक कार की तरह एक स्टॉप पर आ जाएगा, जब चालक गैस पेडल पर ढील देता है। विस्तार अधिक धीरे-धीरे जारी रह सकता है, या ब्रह्मांड पुनरावृत्ति भी कर सकता है। ठंड परिदृश्य के तहत, त्वरण अनिश्चित काल तक जारी रहता है, जैसे कि गैस पेडल के साथ एक कार फर्श पर धकेल दी जाती है। ब्रह्मांड तेजी से फैलता जाएगा, जब तक कि हमारी आकाशगंगा अंतरिक्ष में अकेले नहीं मिल जाएगी।

या तो इन दोनों परिदृश्यों में आइंस्टीन का ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक है। अपने पेपर लिंडर और कैलडवेल शो में, पहली बार आइंस्टीन के विचार को अन्य संभावनाओं से अलग करने के लिए कैसे साफ किया जाए। किसी भी परिदृश्य में, हालांकि, डार्क एनर्जी एक ऐसी ताकत है, जिसे ग्रहण करना चाहिए।

लिंडर कहते हैं, “क्योंकि डार्क एनर्जी ब्रह्मांड की सामग्री का लगभग 70 प्रतिशत हिस्सा बनाती है, यह पदार्थ की सामग्री पर हावी है। इसका मतलब है कि अंधेरे ऊर्जा विस्तार को नियंत्रित करेगी और अंततः, ब्रह्मांड के भाग्य को निर्धारित करेगी।

1998 में, दो अनुसंधान समूहों ने अपनी स्वतंत्र घोषणाओं के साथ ब्रह्मांड विज्ञान के क्षेत्र को हिला दिया कि ब्रह्मांड का विस्तार तेज हो रहा है। टाइप आइए सुपरनोवा से प्रकाश के लाल रंग के आकार को मापने के द्वारा, एक विशिष्ट ऊर्जा के साथ विस्फोट करने वाले गहरे अंतरिक्ष के सितारों, सुपरनोवा कॉस्मोलॉजी प्रोजेक्ट की टीमों का मुख्यालय बर्कले लैब में था और ऑस्ट्रेलिया में केंद्रित उच्च-जेड सुपरनोवा खोज ने निर्धारित किया कि ब्रह्मांड का विस्तार। वास्तव में गतिमान है, अवनत नहीं है। इस त्वरित विस्तार के पीछे अज्ञात बल को "डार्क एनर्जी" नाम दिया गया था।

डार्क एनर्जी की खोज से पहले, पारंपरिक वैज्ञानिक ज्ञान था कि बिग बैंग के परिणामस्वरूप ब्रह्मांड का विस्तार हुआ था जो धीरे-धीरे गुरुत्वाकर्षण से धीमा हो जाएगा। यदि ब्रह्मांड में पदार्थ की मात्रा पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण प्रदान करती है, तो एक दिन विस्तार पूरी तरह से बंद हो जाएगा और ब्रह्मांड एक बड़े क्रंच में खुद ही वापस गिर जाएगा। यदि पदार्थ से गुरुत्वाकर्षण विस्तार को पूरी तरह से रोकने के लिए अपर्याप्त था, तो ब्रह्मांड हमेशा के लिए अलग हो जाएगा।

कैलडवेल कहते हैं, "1998 में घोषणाओं और बाद के मापों से, अब हम जानते हैं कि ब्रह्मांड का त्वरित विस्तार पिछले 10 अरब वर्षों में शुरू नहीं हुआ था।"

कॉस्मोलॉजिस्ट अब यह निर्धारित करने के लिए पांव मार रहे हैं कि वास्तव में अंधेरे ऊर्जा क्या है। 1917 में आइंस्टीन ने अपने जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी के साथ एक कॉस्मैटिक स्थिरांक में संशोधन किया, जो मान के सही होने पर ब्रह्मांड को पूरी तरह से संतुलित, स्थिर स्थिति में मौजूद होने की अनुमति देता है। हालांकि इतिहास के सबसे प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी बाद में इस निरंतरता को "सबसे बड़ी भूल" के रूप में कहेंगे, अंधेरे ऊर्जा की खोज ने विचार को पुनर्जीवित किया है।

जिंदर कहते हैं, "ब्रह्मांड स्थिरांक एक वैक्यूम ऊर्जा (खाली स्थान की ऊर्जा) थी जो ब्रह्मांड को अपने आप में खींचने से रोकती थी।" "ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के साथ एक समस्या यह है कि यह स्थिर है, समय के साथ समान ऊर्जा घनत्व, दबाव और राज्य के समीकरण। हालांकि, ब्रह्मांड की प्रारंभिक अवस्था में डार्क एनर्जी को नगण्य होना पड़ता था; अन्यथा आकाशगंगाएँ और उनके सभी तारे कभी नहीं बनते। ”

आज हम जिस ब्रह्मांड को देखते हैं, उसके परिणाम के लिए आइंस्टीन के ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के लिए, ऊर्जा पैमाने को ब्रह्मांड में किसी भी चीज़ की तुलना में छोटे परिमाण के कई ऑर्डर करने होंगे। जबकि यह संभव हो सकता है, लिंडर कहते हैं, यह संभावना नहीं लगती है। वायु, पृथ्वी, अग्नि और जल के अलावा, प्राचीन यूनानियों के पांचवें तत्व के नाम पर "क्विंटेंस" की अवधारणा दर्ज करें; उनका मानना ​​था कि यह बल है जो चंद्रमा और सितारों को जगह देता है।

"क्विंटेस एक गतिशील, समय विकसित करने वाला और ऊर्जा का स्थानिक रूप से निर्भरता है, जो नकारात्मक दबाव के साथ तेजी से विस्तार करने के लिए पर्याप्त है," कैलडवेल कहते हैं। "ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक ऊर्जा का एक विशिष्ट रूप है? निर्वात ऊर्जा? संभावना की एक विस्तृत श्रेणी शामिल है।

क्विंटेस की संभावनाओं को सीमित करने और बुनियादी परीक्षणों के लिए दृढ़ लक्ष्य प्रदान करने के लिए जो कि अंधेरे ऊर्जा के स्रोत के रूप में भी अपनी उम्मीदवारी की पुष्टि करेगा, लिंडर और कैलडवेल ने अपने मॉडल के रूप में एक स्केलर फ़ील्ड का उपयोग किया। एक स्केलर फ़ील्ड में मूल्य का एक माप होता है लेकिन अंतरिक्ष में सभी बिंदुओं के लिए दिशा नहीं। इस दृष्टिकोण के साथ, लेखक अपनी क्षमता ऊर्जा को न्यूनतम मूल्य तक कम करने के लिए एक अदिश क्षेत्र के रूप में सर्वोत्कृष्टता दिखाने में सक्षम थे। तनाव के तहत स्प्रिंग्स के एक सेट के बारे में सोचें और एक नकारात्मक दबाव को बढ़ाएं जो गुरुत्वाकर्षण के सकारात्मक दबाव का मुकाबला करता है।

लिंडर ने कहा, "एक क्विंटलेंस स्केलर क्षेत्र अंतरिक्ष में हर बिंदु को कवर करने वाले स्प्रिंग्स के क्षेत्र की तरह है, जिसमें प्रत्येक वसंत एक अलग लंबाई तक फैला हुआ है।" "आइंस्टीन के ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के लिए, प्रत्येक वसंत एक समान लंबाई और गतिहीन होगा।"

उनके विगलन परिदृश्य के तहत, क्विंटेसेंस फ़ील्ड की संभावित ऊर्जा "स्थिर" जगह पर थी जब तक कि एक विस्तार ब्रह्मांड के घटते सामग्री घनत्व ने धीरे-धीरे इसे जारी नहीं किया। ठंड के मौसम में, क्विंटेसेंस क्षेत्र ब्रह्मांड की मुद्रास्फीति से गुजरने के बाद से अपनी न्यूनतम क्षमता की ओर बढ़ रहा है, लेकिन जैसे-जैसे यह ब्रह्मांड पर हावी होता है यह धीरे-धीरे एक निरंतर मूल्य बन जाता है।

एसएनएपी प्रस्ताव बर्कले और कई अन्य संस्थानों में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के सहयोगियों के सहयोग से बर्कले लैब में भौतिकविदों, खगोलविदों और इंजीनियरों द्वारा अनुसंधान और विकास में है; यह तीन-दर्पण, 2-मीटर की दूरी पर गहरे अंतरिक्ष की कक्षा में परावर्तित टेलिस्कोप के लिए कहता है जिसका उपयोग प्रत्येक वर्ष हजारों प्रकार के Ia सुपरनोवा को खोजने और मापने के लिए किया जाएगा। इन मापों को या तो पिघलना या ठंड के परिदृश्य की ओर स्पष्ट रूप से इंगित करने के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान करनी चाहिए? या कुछ और पूरी तरह से नया और अज्ञात है।

लिंडर कहते हैं, "यदि मापन के परिणाम जैसे कि एसएनएपी के साथ किए जा सकते हैं जो पिघलना या ठंड के परिदृश्य के बाहर झूठ बोलते हैं, तो हमें क्विंटेस से परे देखना पड़ सकता है, शायद और भी अधिक विदेशी भौतिकी, जैसे आइंस्टीन के जनरल थ्योरी के संशोधन के रूप में। अंधेरे ऊर्जा की व्याख्या करने के लिए सापेक्षतावाद। ”

मूल स्रोत: बर्कले लैब न्यूज़ रिलीज़