Scientia

Energia întunecată pare să reprezinte mai mult de două treimi din energia din Univers. Şi totuşi, nu ştim deloc multe despre această formă de energie. Există însă câteva teorii. În articolul care urmează vom prezenta pe scurt unele dintre aceste teorii.

O fantomă bântuie prin Univers: este vorba despre energia întunecată, această formă de energie care duce la expansiunea accelerată a Universului. La nivelul întregului Univers, această formă de energie pare să fie dominantă, reprezentând mai bine de 70% din totalul de energie. Ar putea determina soarta finală a întregului Univers. Ce este însă această energie întunecată? Acesta este unul dintre misterele cele mai profunde ale fizicii moderne. Vom prezenta în acest articol câteva idei în această direcţie.

Universul, asemănător unui organism în evoluţie

Universul este asemănător unui organism care respiră şi evoluează. Am prezentat în articolul precedent cum a fost descoperită, în anii ’20 ai secolului trecut, expansiunea Universului (descoperire a lui Edwin Hubble – un telescop spaţial îi împrumută numele). Mai recent, la sfârşitul secolului trecut, grupul High-z Supernova Search Team a publicat rezultatele măsurătorilor de supernove de tip Ia (stele masive aflate în ultima fază a vieţii lor, care generează o explozie extrem de violentă; sunt foarte bine cunoscute şi ca atare folosite ca standarde pentru măsurarea distanţelor în Univers) îndepărtate.

Aceste măsurători au dus la concluzia că expansiunea Universului este din ce în ce mai rapidă, adică accelerată. A luat astfel naştere termenul de „energie întunecată”, energie care ar fi la originea acestei expansiuni accelerate. Din calculele şi măsurătorile făcute de fizicieni rezultă că această formă de energie nu numai că există, ci este dominantă: reprezintă mai bine de 70% din energia din Univers.

La ora actuală, „energia întunecată” este unul dintre misterele cele mai profunde în fizică: ce ar putea fi această energie întunecată? În continuare vă prezentăm pe scurt câteva idei.

Energia întunecată – o constantă cosmologică

Energia întunecată ar putea fi o formă de energie constantă, care există sub forma unei energii fundamentale a spaţiului, numită „constantă cosmologică”, care a fost introdusă, fiind botezată cu litera Λ, chiar de către Einstein, în teoria relativităţii generale. Motivul pentru care Einstein a introdus acest termen era faptul că în anii respectivi, acum aproape 100 de ani, nu se ştia că Universul este în expansiune, se credea că ar fi static. Ca să ajungă la un Univers static, Einstein a introdus acest termen, această „constantă cosmologică”. După ce Hubble a arătat că Universul este în expansiune, Einstein a numit această constantă cosmologică drept cea mai mare greşeala/gafă pe care a făcut-o (biggest blunder). La ora actuală, acest termen a revenit în actualitate, deoarece ar putea explica expansiunea accelerată a Universului, deci energia întunecată.

De ce natură ar putea fi? Se crede că ar putea fi un fel de energie a ... vidului, generată de fluctuaţii cuantice (legate de mecanica cuantică). Toate ar fi bune şi frumoase dacă nu s-ar fi calculat că majoritatea teoriilor la ora actuală prezic o energie a vidului de circa 100 de ordini de mărime mai mare (1 cu 100 de zerouri după) decât cea care ar fi necesară pentru a explica energia întunecată!!!

Şi această energie ar trebui să existe! Avem deci două mistere: unde a dispărut această energie a vidului care ar trebui să existe? Sau cum de a rămas o parte atât de mică din ea ca să explice energia întunecată?

Fiziciana Patricia Burchat vorbeşte despre materia întunecată şi energia întunecată, componente fundamentale ale Universului care nu pot fi observate, cel puţin deocamdată, în mod direct, dar a căror influenţă asupra cosmosului este uriaşă. Traducerea în limba română a prelegerii TED de mai sus a fost realizată de Laszlo Kereszturi.

Energia întunecată – o chintesenţă

În cadrul acestor modele, energia întunecată ar fi generată de prezenţa unui câmp, numit câmp de chintesenţă. Spre deosebire de constanta cosmologică, chintesenţa poate să varieze în timp şi spaţiu. La ora actuală nu există dovezi ale existenţei unui astfel de câmp în Univers, chiar dacă anumite teorii ale fizicii moderne prevăd existenţa acestuia. Cum ar putea fi dovedită existenţa câmpului de chintesenţă? De exemplu, prin dovezi experimentale ale violării principiului de echivalenţă al lui Einstein şi variaţia constantelor fundamentale din fizică în timp şi/sau spaţiu.

Un Univers misterios

Există teoreticieni, nu mulţi ce-i drept, care cred că energia întunecată nu există şi că ar trebui modificată, de exemplu, legea gravitaţiei a lui Einstein, sau care propun teorii şi mai sofisticate, în cadrul cărora  „Universul nostru” ar fi doar o parte a unui Univers mai mare.

Cum am văzut, sunt încă multe de făcut în fizica modernă – Universul are o faţă ascunsă pe care încă nu o cunoaştem. Energia întunecată, împreună cu materia întunecată, despre care am vorbit în articolele precedente, constituie circa 95% din energia Universului. De natura acestora depinde soarta Universului în viitor: Expansiunea va continua la infinit? Va fi din ce în ce mai rapidă? Sau se va ajunge la un punct în care se va inversa sensul acesteia, iar expansiunea se va transforma într-o contracţie? Ori va trebui să modificăm legile pe care le cunoaştem şi eventual să descoperim că nu este nevoie de energie întunecată?

Întrebări la care nu avem un răspuns la ora actuală – chiar dacă avem multe idei şi chiar dacă multe experimente sunt la vânătoare de materie întunecată. Pentru tinerii doritori să se avânte în acest tărâm de mistere, porţile fizicii sunt larg deschise.

Autoarea mulţumeşte pentru colaborare dnei Diana Sirghi.