Năng lượng Tối và Gia tốc Vũ trụ
Sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc, được thúc đẩy bởi một thành phần bí ẩn gọi là năng lượng tối, chiếm ưu thế trong ngân sách năng lượng vũ trụ và hoạt động như một dạng lực hấp dẫn đẩy lùi.
Definition
Năng lượng tối là thành phần của vũ trụ có áp suất âm, thúc đẩy sự gia tốc giãn nở vũ trụ được quan sát; trong mô hình chuẩn, nó được mô tả bởi một hằng số vũ trụ, tương đương với mật độ năng lượng chân không không đổi, và nó chiếm khoảng hai phần ba tổng hàm lượng năng lượng.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm việc khám phá ra sự giãn nở vũ trụ đang tăng tốc, hằng số vũ trụ và năng lượng chân không như lời giải thích hàng đầu, các mô hình động lực học thay thế như tinh túy (quintessence) và trọng lực biến đổi, cùng với phương trình trạng thái và các thăm dò quan sát được sử dụng để đặc trưng hóa năng lượng tối.
Sub-topics
Core questions
- Sự gia tốc của vũ trụ đã được khám phá như thế nào?
- Năng lượng tối là gì, và nó có đơn giản là một hằng số vũ trụ không?
- Bản chất của năng lượng tối đang được kiểm tra bằng quan sát như thế nào?
Key concepts
- Năng lượng tối
- Gia tốc vũ trụ
- Hằng số vũ trụ
- Năng lượng chân không
- Phương trình trạng thái
- Tinh túy (Quintessence)
- Áp suất âm
Key theories
- Sự giãn nở gia tốc
- Các quan sát siêu tân tinh loại Ia ở xa cho thấy chúng mờ hơn dự kiến, cho thấy sự giãn nở của vũ trụ đã và đang gia tốc, điều này đòi hỏi một thành phần có áp suất âm.
- Hằng số vũ trụ
- Mật độ năng lượng chân không không đổi, được biểu thị bằng hằng số vũ trụ của Einstein, cung cấp mô tả đơn giản nhất về năng lượng tối và phù hợp với dữ liệu, mặc dù giá trị nhỏ bé của nó gây khó hiểu về mặt lý thuyết.
Clinical relevance
Năng lượng tối đã định hình lại vũ trụ học: khám phá của nó đã thiết lập vũ trụ Lambda-CDM phẳng, đang gia tốc; nó chiếm khoảng bảy mươi phần trăm ngân sách năng lượng vũ trụ, và bản chất của nó, dù là một hằng số thực sự hay một cái gì đó động lực học, là một trong những câu hỏi mở sâu sắc nhất liên kết vũ trụ học với vật lý cơ bản.
History
Hai nhóm sử dụng siêu tân tinh loại Ia đã công bố sự gia tốc vũ trụ vào năm 1998 và 1999, một kết quả bất ngờ đã làm sống lại hằng số vũ trụ và mang lại Giải Nobel năm 2011; các cuộc khảo sát tiếp theo về nền vi sóng vũ trụ, dao động âm thanh baryon và cấu trúc quy mô lớn đã xác nhận một vũ trụ bị chi phối bởi năng lượng tối.
Debates
- Bản chất của năng lượng tối
- Việc năng lượng tối là một hằng số vũ trụ thực sự, một trường động lực học như tinh túy (quintessence), hay một dấu hiệu cho thấy thuyết tương đối rộng cần được sửa đổi ở quy mô vũ trụ vẫn chưa được giải quyết, với vấn đề hằng số vũ trụ về giá trị nhỏ bé của nó là một câu đố trung tâm.
Key figures
- Saul Perlmutter
- Brian Schmidt
- Adam Riess
- Steven Weinberg
- Albert Einstein
Related topics
Seminal works
- riess1998
- perlmutter1999
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa vật chất tối và năng lượng tối là gì?
- Vật chất tối là khối lượng không nhìn thấy được, kết tụ dưới tác dụng của trọng lực và giúp hình thành cấu trúc, trong khi năng lượng tối là một thành phần trơn tru với áp suất âm, đẩy sự giãn nở tăng tốc; chúng có tác dụng đối lập và được cho là những thứ hoàn toàn khác nhau.
- Liệu sự giãn nở gia tốc có tiếp tục mãi mãi không?
- Nếu năng lượng tối là một hằng số vũ trụ thực sự, sự gia tốc sẽ tiếp tục vô thời hạn, dẫn đến một vũ trụ ngày càng trống rỗng, lạnh hơn; nếu năng lượng tối tiến hóa, tương lai có thể khác, đây là một lý do tại sao việc đo phương trình trạng thái của nó lại rất quan trọng.