Universul a luat naştere acum circa 13,8 miliarde de ani, în urma aşa-numitului Big Bang; aceasta este teoria cea mai solidă, care ne explică în mod coerent cum s-a format şi cum a evoluat Universul nostru. Va avea oră un sfârşit Universul? O nouă teorie, cea numită Big Rip (Marea Ruptură) susţine că Universul se va dezintegra peste circa 22 miliarde de ani. Să vedem care sunt bazele acestei teorii şi ce anume ar reprezenta acest Big Rip.

 



Câţi dintre dumneavoastră aţi citit „Ghidul autostopistului galactic” de Douglas Adams? În al doilea volum al acestei minunate aventuri galactice, intitulat „Restaurantul de la capătul (sfârşitul) Universului”, Artur Dent şi prietenii lui asistă la spectacolul incredibil al sfârşitului Universului într-un restaurant care era protejat de un câmp de forţe şi reuşesc să se salveze în momentul în care restul Universului ia sfârşit. Cu mult umor fenomenul este denumit gnaB giB (contrariul lui Big Bang).


Ce s-ar putea însă întâmpla în realitate cu Universul nostru?


Soarta acestuia depinde de materia pe care o cunoaştem, dar şi mai mult de materia şi energia întunecate care alcătuiesc mai bine de 90% din totalul de energie din Univers. Cum însă nu cunoaştem din ce anume sunt compuse acestea, este dificil să putem găsi o unică teorie care să descrie evoluţia Universului şi, deci, să putem afla ce se va întâmpla cu acesta.

La ora actuală există mai multe teorii. Una dintre acestea, intitulată Big Freeze, susţine că Universul ar mai avea de „trăit” aproximativ 1000 miliarde de ani şi că în final, datorită expansiunii acestuia, toţi atomii s-ar găsi aşa de departe unul de altul încât ar fi imposibil să se mai nască stele. Găurile negre ar continua să existe, însă restul structurilor din Univers nu; şi poate chiar şi găurile negre la un moment dat s-ar evapora.

Teoria Big Rip susţine însă că Universului i-au rămas mult mai puţini ani, circa 22 miliarde, până la „marea ruptură”, un proces în urma căruia atomii s-ar dezintegra în particule elementare; în Univers ar rămâne doar radiaţie şi particule... nici urmă de structurile de la ora actuală: atomi, stele sau galaxii.


Cum de au ajuns cercetătorii de la Vanderbilt University din Nashville la o asemenea concluzie?


Au pus la punct o nouă ecuaţie care descrie vâscozitatea, ţinând cont de teoria relativităţii generale a lui Einstein. Vâscozitatea măsoară rezistenţa unui fluid la expansiune sau contracţie.

Majoritatea teoriilor care aveau de-a face cu Universul, în trecut, nu ţineau cont de vâscozitate, lucrând cu un fluid ideal; la viteze apropiate de cea a luminii se ajungea la rezultate absurde; ba chiar că, în această situaţie, fluidele ar putea călători cu viteze mai mari ca cea a luminii.

Echipa de cercetători condusă de Marcelo Disconzi a reuşit să genereze o ecuaţie pentru fluide în care se ţine cont de vâscozitate în cadrul unei teorii relativiste. Pe baza acestei ecuaţii în circa 22 miliarde de ani se ajunge într-o situaţie în care raportul dintre presiunea şi densitatea energiei întunecate este sub valoarea -1. În aceste condiţii Universul de „dezintegrează” – aşa a luat naştere numele de Big Rip.

 

Citiţi şi:

Există dovezi incontestabile cum că Universul se extinde accelerat. Acest lucru înseamnă că în viitor el va fi tot mai pustiu, cu galaxii care se îndepărtează tot mai mult unele de altele şi în care nu va exista nicio speranţă (dacă a existat vreodată) de a se putea călători între ele. Dar ar putea fi expansiunea accelerată a Universului chiar mai sumbră de atât?

 

 

 

 

 

 

 

 


Trebuie oare să ne îngrijorăm pentru urmaşii noştri?


Chiar dacă omenirea va reuşi să supravieţuiască o perioadă îndelungată, va trebui oricum să-şi găsească altă casă în câteva miliarde de ani, întrucât Soarele nostru mai are de trăit "doar" circa 6 miliarde de ani. Pe urmă... vor vedea ei ce fac.

Soarta Universului nostru este o problemă fascinantă, care dă naştere la numeroase studii şi teorii, printre care şi cea pe care v-am prezentat-o în cadrul acestui articol.

***

Nota redacţiei: Recent dna Cătălina Curceanu a câştigat un grant prestigios (la Foundational Questions Institute). Detaliile proiectului selecţionat (având titlul ""Events" as we see them: experimental test of the collapse models as a solution of the measurement-problem") pot fi citite mai jos. Textul original poate fi accesat aici.

 

"Evenimentele" aşa cum le vedem: un test experimental al modelelor tip colaps al funcţiei de undă ca soluţie la "problema măsurătorii" din mecanica cuantică

     Sumarul proiectului

     Unul dintre pilonii fundamentali care susţin înţelegerea ştiinţifică a Naturii şi Universului este reprezentat de mecanica cuantică. Această teorie, în ciuda unui succes care atrage, generează şi foarte multe dezbateri care au la bază tocmai enigmele care o înconjoară, puzzle-uri care pun în mişcare eforturi considerabile pentru o chiar mai profundă înţelegere a mecanismelor fundamentale din spatele realităţii.

     Ceea ce ştim despre lume se bazează pe “evenimentele” pe care le măsurăm. Dar procesul de măsurare ascunde unul dintre cele mai adânci mistere ale teoriei cuantice: “problema măsurătorii”.

     Conform teoriei cuantice, un sistem evoluează aflându-se într-o superpoziţie a tuturor stărilor permise, pentru ca, atunci când are loc o măsurătoare, doar una dintre aceste stări să iasă la suprafaţă sub forma unui "eveniment" lipsit de ambiguitate. Cum anume (în caz că asta chiar se petrece) are loc colapsul funcţiei de undă? Acest fenomen conţine secretele "Fizicii a ceea ce se întâmplă" (Physics of what happens), cu implicaţii în cosmologie, filozofie, dar şi în înţelegerea creierului şi conştiinţei umane.

     Vom efectua primul experiment dedicat în laboratorul subteran de la Gran Sasso (Italia), pentru a investiga o soluţie elegantă propusă pentru "problema măsurătorii": Modelele dinamice reducţionale (Dynamical Reduction Models).

Vom ajunge la o înţelegere mult mai profundă a "problemei măsurătorii", conectată îndeaproape cu "Fizica a ceea ce se întâmplă", şi poate vom arunca o privire chiar dincolo de actuala teorie cuantică, în încercarea noastră de a scoate la iveală natura fundamentală a realităţii.


     Abstract tehnic


     Vom investiga fenomenul care se află la baza secretelor "Fizicii a ceea ce se întâmplă”: colapsul funcţiei de undă, generatorul de “evenimente” pe care se bazează înţelegerea pe care o avem în prezent în ştiinţă în ceea ce priveşte Natura şi Universul.

     Colapsul funcţiei de undă a dat naştere în cadrul teoriei cuantice la ceea ce numim “problema măsurătorii”, mister pentru explicarea căruia se depun eforturi teoretice uriaşe. Ca rezultat al acestor eforturi, Modelele dinamice reducţionale oferă un cadru solid pentru înţelegerea modului în care “Universul clasic” emerge din spatele mecanicii cuantice.

     Dinamica de tip DRM practic conservă liniaritatea cuantică pentru sistemele microscopice, dar devine puternic neliniară în drumul către universul macroscopic, dând naştere unor predicţii specifice, testabile experimental.

     Vom calcula rata de radiaţie spontană emisă de către particulele încărcate, drept consecinţă a mecanismelor de colaps DRM şi vom efectua prima măsurătoare dedicată folosind detectori cu germaniu ultra-pur, în cadrul laboratorului subteran Gran Sasso (Italia).

     Fie vom stabili o limită a ratei de colaps undeva sub valoarea teoretică, caz în care modelele DRM vor trebui ori abandonate, ori modificate, fie vom scoate la iveală semnale asociate mecanismului de colaps al funcţiei de undă.

     În ambele cazuri vom ajunge la o înţelegere mai profundă a realităţii, ba poate chiar vom reuşi să aruncăm o privire către o teorie aflată dincolo de mecanica cuantică.