Eksperyment, który może pomóc zweryfikować istnienie stałej kosmologicznej
Stała kosmologiczna powstała jako swego rodzaju „wytrych” zaproponowany przez Alberta Einsteina. Einstein uznał to za największy ze swoich błędów - jednak ostateczna weryfikacja, czy rzeczywiście się mylił, jest jeszcze przed nami.
Stała kosmologiczna została dodana do równania ogólnej teorii względności, zwanego dziś Równaniem Einsteina:
W obliczeniach astrofizycznych stałą kosmologiczną, jako nieznaczącą, opuszcza się. Była ona jednak niezbędna, by wyjaśnić statyczny model Wszechświata, który zakładał Einstein.
Wszystko zmieniło się w 1929 roku wraz odkryciem prawa Hubble’a. Potwierdziło ono, że Wszechświat nie jest statyczny, lecz wciąż się rozszerza. Równanie zaczęło się bilansować bez dodatkowej stałej.
Było tak aż do momentu, gdy okazało się, że energia próżni jest wielokrotnie większa niż początkowo zakładano. Einstein nie mógł już tego wiedzieć, ale dodatkowo okazało się, że znowu nie wszystko się „spina” - bardzo odległe galaktyki wykazują „nieprawidłową” obserwowalną prędkość ucieczki.
Okazało się, że znów potrzebujemy stałej kosmologicznej - tym razem w związku z tzw. ciemną energią. Stała ta jest bliska zeru, ale jednak niezerowa - co wpływa na zjawiska w wielkiej skali.
O ile w mniejszej skali możemy się bez niej obejść, o tyle w większej (gdy w grę wchodzą odległości rzędu miliardów lat świetlnych) - już nie.
Rok 2015 przyniósł jedno z większych odkryć fizycznych ostatnich dziesięcioleci - potwierdzono zaobserwowanie fal grawitacyjnych. To właśnie eksperyment związany z falami grawitacyjnymi może odpowiedzieć na pytanie rozszerzającego się Wszechświata - i ostatecznie zweryfikować, czy potrzebujemy stałej kosmologicznej.
Naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu zaprojektowali eksperyment, który wykorzysta fale grawitacyjne. Ma on na celu określenie prędkości rozchodzenia się tych fal w przestrzeni. Według obliczeń edynburskich badaczy, jeśli okaże się, że ich propagacja następuje z prędkością światła, wykluczy to alternatywne hipotezy grawitacyjne, związane w ciemną energią i uzna istnienie einsteinowskiej stałej kosmologicznej. Jeżeli zaś ich prędkość będzie inna - teoria Einsteina będzie wymagała weryfikacji.
Eksperyment będzie przeprowadzony w tym roku za pomocą LIGO - detektora fal grawitacyjnych składającego się z dwóch identycznych instalacji oddalonych od siebie o trzy tysiące kilometrów. W tym roku mija sto lat od opublikowania rozszerzonej i uogólnionej teorii względności przez Einsteina - data może więc mieć symboliczne znaczenie i uświadamia nam wielki wpływ genialnego fizyka, jaki ma wciąż na stan nauki.
