Stora Smällen eller Stora Studsen?

Teoretiska fysiker från Penn State har studerat universums födelse. Enligt deras beräkningar ser det ut som om det fanns ett annat universum innan Big Bang – ett krympande universum som i övrigt liknar vårt.

Klassisk fysik kan inte beskriva universums historia längre bak i tiden än till ett tag innan Big Bang – fram till den punkt där materian blir för tät för att ekvationerna ska hålla. Efter det (eller kanske snarare innan, med tanke på att man brukar gå bakåt i tiden) behövs kvantmekaniska metoder. Tre fysiker från Penn State har med hjälp av en kombination av relativitetsteori och kvantmekanik utvecklat en modell som följer universums utveckling bakåt i tiden, till och med innan Big Bang. De hävdar att innan Big Bang fanns ett krympande universum som drog ihop sig tills gravitationen blev repellerande snarare än attraherande. Vid den punkten “studsade” universum, det vill säga började utvidga sig igen. Om de har rätt bör man således snarare än “Stora Smällen” kalla universums födelse för “Stora Studsen”.

Det är den första modellen som beskriver ett annat universum innan Big Bang, och forskarna blev så förvånade att de dubbelkollade resultatet med en mängd olika parameterar över flera månader – och det visade sig robust. I arbetet med modellen har gruppen använt sig av “loop quantum gravity”, en av de metoder som utvecklats för att förena kvantmekanik med klassisk allmän relativitetsteori. Med denna metod ser man rymd-tiden som en diskret struktur (inte kontinuerlig, som vanligt är) och rummet som bestående av väv av endimensionella kvanttrådar. Nära tidpunkten för universums födelse rivs dessa trådar isär, varpå geometrins kvantnatur blir viktig. Detta i sin tur gör att gravitationen blir repellerande istället för attraherande, och ger upphov till “The Big Bounce”, eller Stora Studsen. Resultaten kommer publiceras i Physical Review Letters.

Bilden är tagen från Penn States:s nyhetsrelease, och visar universums tillstånd som beskrivet av dess vågfunktion i rum (betecknat med den grekiska bokstaven “my”) och tid (betecknat med den grekiska obkstaven “phi”). Enligt deras bildtext visas vårt expanderande universum som den högra grenen av bågen, och det krympande universum som den vänstra grenen. Big Bang ligger där grenarna möts, men enligt modellen kommer universum aldrig att ha varit precis i Big Bang-tillståndet: det kommer att “studsa” från den vänstra grenen till den högra innan dess.


Länk

nyhetsrelease (Penn State, via Science Daily)