Kozmolojik Sabit
Einstein alan denklemlerinde metriğe orantılı olarak yer alan kozmolojik sabit, boş uzayın tekdüze bir enerji yoğunluğu gibi davranmakta ve hızlanan bir kozmik genişlemeyi tetiklemektedir.
Tanım
Lambda ile gösterilen kozmolojik sabit, Einstein alan denklemlerine eklenen, vakuma tekdüze bir enerji yoğunluğu ve eşit büyüklükte negatif basınç katkısı sağlayan, karanlık enerjinin en basit biçimine eşdeğer bir sabit terimdir.
Kapsam
Bu konu, kozmolojik sabit teriminin cebirsel formunu ve enerji-momentum korunumu ile tutarlılığını, negatif basınca sahip vakum enerjisi olarak yorumlanmasını, Einstein'ın statik bir evren için başlangıçtaki motivasyonunu ve daha sonraki geri çekilmesini, gözlemlenen kozmik hızlanmayı açıklamak üzere yeniden ortaya çıkışını ve kuantum alan teorisi tahminleriyle arasındaki devasa tutarsızlığı içeren kozmolojik sabit problemini kapsamaktadır.
Temel sorular
- Korunum yasalarını ihlal etmeden Einstein denklemlerine neden sabit bir terim eklenebilmektedir?
- Kozmolojik sabit, yavaşlayan değil de hızlanan bir genişlemeyi nasıl üretmektedir?
- Gözlemlenen değer, kuantum alan teorisinin tahmin ettiğinden neden bu kadar küçüktür?
Anahtar kavramlar
- Lambda terimi
- Vakum enerji yoğunluğu
- Negatif basınç
- Hızlanan genişleme
- Karanlık enerji
- Kozmolojik sabit problemi
Temel kuramlar
- Vakum enerjisi yorumu
- Kozmolojik sabit, basıncı bu yoğunluğun eksisine eşit olan tekdüze bir vakum enerji yoğunluğuna eşdeğerdir, bu nedenle evrenin genişlemesini hızlandıran itici bir kütleçekimsel etki sağlamaktadır.
- Kozmolojik sabit problemi
- Kuantum alan teorisi, gözlemlenen küçük değerden onlarca mertebe daha büyük bir vakum enerjisi öngörmektedir; bu açıklanamayan tutarsızlık, kütleçekimi ve kuantum fiziğini birbirine bağlayan en derin bilmecelerden biridir.
Klinik önem
Uzak süpernovaların, kozmik mikrodalga arka planının ve büyük ölçekli yapının gözlemleri, evrenin mevcut enerji bütçesinin çoğunu oluşturan küçük, pozitif bir kozmolojik sabit ile tutarlılık göstermektedir; bunun gerçek bir sabit mi yoksa dinamik bir karanlık enerji mi olduğu, gözlemsel kozmolojinin merkezi bir sorusudur.
Tarihçe
Einstein, 1917'de statik bir evren elde etmek amacıyla Lambda'yı tanıtmış, ancak Hubble'ın kozmik genişlemeyi keşfetmesinden sonra, iddialara göre bunu en büyük hatası olarak nitelendirerek terk etmiştir; 1998'de süpernova araştırmaları genişlemenin hızlandığını ortaya koyduğunda kesin olarak geri dönmüş ve sabiti karanlık enerjinin önde gelen modeli olarak yeniden canlandırmıştır.
Tartışmalar
- Sabit ve dinamik karanlık enerji
- Kozmik hızlanmanın gerçek bir kozmolojik sabit mi yoksa yavaşça evrilen bir alan (quintessence) tarafından mı kaynaklandığı gözlemsel olarak açık bir sorudur; bunları ayırt etmek, karanlık enerji yoğunluğunun kozmik zaman içinde nasıl değiştiğinin, eğer değişiyorsa, hassas bir şekilde ölçülmesini gerektirmektedir.
Öne çıkan isimler
- Albert Einstein
- Willem de Sitter
- Sean Carroll
İlgili konular
Temel eserler
- carroll2001
- carroll2004
Sıkça sorulan sorular
- Kozmolojik sabit, karanlık enerji ile aynı şey midir?
- Kozmolojik sabit, karanlık enerjinin mümkün olan en basit biçimi olup, sabit yoğunluklu bir vakum enerjisidir; 'karanlık enerji' ise dinamik modelleri de içeren daha geniş bir terimdir, bu nedenle tüm kozmolojik sabitler karanlık enerjidir ancak her karanlık enerji sabit olmak zorunda değildir.
- Sabitin eklenmesi neden bir zamanlar hata olarak adlandırılmıştır?
- Einstein, o dönemdeki yaygın varsayım olan statik bir evreni zorlamak için onu eklemiştir; eğer değiştirilmemiş denklemlerine güvenseydi, kozmik genişlemeyi gözlemlenmeden önce tahmin edebilirdi, bu yüzden daha sonra bu hareketinden pişmanlık duymuştur, ancak terim sonuçta gerçek olduğu kanıtlanmıştır.