Kozmolojik Sabit ve Vakum Enerjisi
Karanlık enerjinin en basit formu, boş uzayın sabit bir enerjisi olan Einstein'ın kozmolojik sabitidir; ancak gözlemlenen değeri, teorinin öngördüğünden fantastik derecede daha küçüktür.
Tanım
Kozmolojik sabit, Einstein'ın alan denklemlerinde negatif basınca sahip tekdüze bir vakum enerji yoğunluğuna karşılık gelen sabit bir terimdir; karanlık enerji ile özdeşleştirilmekte olup, ivmeli genişlemeye neden olmakta ve gözlemlenen büyüklüğü, saf teorik beklentilerin çok altında, birçok büyüklük mertebesi kadar küçüktür.
Kapsam
Bu konu, Einstein denklemlerindeki bir terim olarak kozmolojik sabiti ve bunun vakumun enerji yoğunluğu olarak yorumlanmasını, sabit bir negatif basınç bileşeninin ivmelenmeyi nasıl tetiklediğini ve gözlemlenen değer ile kuantum alan teorisi tahminleri arasındaki muazzam uyumsuzluğun ortaya çıkardığı kozmolojik sabit problemini kapsamaktadır.
Temel sorular
- Kozmolojik sabit nedir ve vakum enerjisiyle nasıl bir ilişkisi vardır?
- Sabit bir vakum enerjisi neden ivmelenmeye neden olur?
- Kozmolojik sabit problemi neden bu kadar ciddidir?
Anahtar kavramlar
- Kozmolojik sabit
- Vakum enerjisi
- Negatif basınç
- Durum denklemi w eksi bire eşittir
- Kozmolojik sabit problemi
- Antropik argüman
- Lambda-CDM
Temel kuramlar
- Lambda olarak vakum enerjisi
- Kuantum alan teorisi, vakumun enerji taşıdığını öngörmektedir; bu enerji, negatif basınca sahip bir kozmolojik sabit gibi kütleçekimsel etki göstermekte ve genel görelilik içinde karanlık enerji için doğal bir aday sunmaktadır.
- Kozmolojik sabit problemi
- Parçacık fiziğinden elde edilen vakum enerjisi tahminleri, gözlemlenen karanlık enerji yoğunluğunu onlarca büyüklük mertebesi kadar aşmaktadır; bu tutarsızlık, kütleçekimi ve kuantum teorisini birbirine bağlayan en derin çözülmemiş problemlerden biridir.
Mekanizmalar
Kozmolojik sabit, evren genişledikçe seyrelmeyen bir enerji yoğunluğuna karşılık gelmektedir; basıncı enerji yoğunluğunun eksisine eşit olduğundan, ikinci Friedmann denklemi, baskın hale geldiğinde ivmeli genişlemeyi vermektedir; öte yandan, kuantum alanlarının sıfır noktası enerjilerinin toplanması, gözlemlenenden çok daha büyük bir değer ortaya çıkarmaktadır.
Klinik önem
Kozmolojik sabit, standart Lambda-CDM modelinin temelini oluşturmakta ve mevcut tüm verilerle uyum sağlamaktadır; ancak değerinin açıklanamayan küçüklüğü, kozmoloji, parçacık fiziği ve kuantum kütleçekimi kesişiminde yer almakta, süpersimetriden çoklu evren (multiverse) fikirlerine kadar çeşitli düşünceleri teşvik etmektedir.
Tarihçe
Einstein, sabiti 1917'de tanıtmış ve daha sonra bundan pişmanlık duymuştur; evrenin genişlemesinin keşfinden sonra büyük ölçüde bir kenara bırakılmış, ancak Zeldovich 1960'larda onu vakum enerjisiyle ilişkilendirmiş, Weinberg 1989'da problemi keskinleştirmiş ve 1998'deki ivmelenme keşfi, küçük pozitif bir değeri yeniden merkeze taşımıştır.
Tartışmalar
- Lambda neden bu kadar küçük ama sıfır değil?
- Kozmolojik sabitin çok küçük ama sıfırdan farklı değerini açıklama çabaları, bilinmeyen iptal mekanizmalarından çoklu evrende (multiverse) antropik seçilime kadar çeşitli önerilere yol açmıştır; ancak bunların hiçbiri henüz kanıtlanmamış olup, problem açık kalmaktadır.
Öne çıkan isimler
- Albert Einstein
- Steven Weinberg
- Yakov Zeldovich
- Wolfgang Pauli
İlgili konular
Temel eserler
- weinberg1989
Sıkça sorulan sorular
- Kozmolojik sabit, karanlık enerji ile aynı mıdır?
- Kozmolojik sabit, karanlık enerjinin mümkün olan en basit şekli olan sabit bir vakum enerjisidir; karanlık enerji, dinamik alternatifleri de içeren daha geniş bir terimdir, bu nedenle sabit, karanlık enerjinin belirli, şu anda tercih edilen bir modelidir.
- Kozmolojik sabit problemi neden fizikteki en kötü tahmin olarak adlandırılmaktadır?
- Çünkü kuantum alan teorisinin saf tahminleri, vakum enerjisinin gözlemlenen değerini yaklaşık 120 büyüklük mertebesi kadar aşmaktadır; bu, teori ve gözlem arasında eşi benzeri görülmemiş bir uyumsuzluk olup, henüz kabul edilmiş hiçbir mekanizma tarafından çözülememiştir.