Chúng ta đang tiến một bước gần hơn đến việc tìm hiểu những bí ẩn ở rìa vũ trụ.

Một nhóm các nhà nghiên cứu ở trường đại học Waterloo Các nhà khoa học và Đại học British Columbia đã phát hiện ra một “trục trặc vũ trụ” có thể xảy ra trong lực hấp dẫn của vũ trụ, điều này giải thích hành vi kỳ lạ của nó ở cấp độ vũ trụ.

Trong 100 năm qua, các nhà vật lý đã dựa vào thuyết “thuyết tương đối rộng” của Albert Einstein để giải thích lực hấp dẫn hoạt động như thế nào trong vũ trụ. Thuyết tương đối rộng, được chứng minh là chính xác bằng vô số thử nghiệm và quan sát, chỉ ra rằng lực hấp dẫn không chỉ ảnh hưởng đến ba chiều vật lý mà còn ảnh hưởng đến chiều thứ tư: thời gian.

“Mô hình trọng lực này rất cần thiết cho mọi thứ từ nội soi vụ nổ lớn Robin Wynn, tác giả chính của dự án, một sinh viên mới tốt nghiệp ngành vật lý toán học tại Waterloo, cho biết:

Những thách thức trên quy mô toàn cầu

“Nhưng khi chúng ta cố gắng tìm hiểu lực hấp dẫn ở cấp độ vũ trụ, cấp độ cụm thiên hà và xa hơn nữa, chúng ta gặp phải những mâu thuẫn rõ ràng với những dự đoán của thuyết tương đối rộng. Cứ như thể bản thân lực hấp dẫn đã hoàn toàn không còn phù hợp với lý thuyết của Einstein nữa. Chúng tôi gọi đây là mâu thuẫn.” một ‘trục trặc vũ trụ’.” “Trọng lực trở nên yếu hơn khoảng 1% khi xét đến khoảng cách hàng tỷ năm ánh sáng.”

Trong hơn hai mươi năm, các nhà vật lý và thiên văn học đã cố gắng tạo ra một mô hình toán học giải thích những mâu thuẫn rõ ràng trong lý thuyết tương đối rộng. Nhiều nỗ lực trong số này đã được thực hiện tại Waterloo, nơi có lịch sử lâu dài về nghiên cứu lực hấp dẫn tiên tiến nhờ sự hợp tác liên ngành đang diễn ra giữa các nhà toán học ứng dụng và nhà vật lý thiên văn.

Bối cảnh lịch sử và nỗ lực nghiên cứu

Niayesh Afshordi, giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Waterloo và là nhà nghiên cứu tại Viện Perimeter, cho biết: “Gần một thế kỷ trước, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng vũ trụ của chúng ta đang giãn nở.

“Các thiên hà càng ở xa thì chúng chuyển động càng nhanh, đến mức chúng dường như đang chuyển động với tốc độ gần như tốc độ ánh sáng, mức tối đa mà lý thuyết của Einstein cho phép, những phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng lý thuyết của Einstein, ở cùng quy mô này, cũng có thể. trở nên không thỏa đáng.”

Sửa đổi lý thuyết của Einstein

Mô hình mới của nhóm nghiên cứu về “trục trặc vũ trụ” sửa đổi và mở rộng các công thức toán học của Einstein theo cách giải quyết sự không nhất quán của một số phép đo vũ trụ mà không ảnh hưởng đến việc sử dụng thành công thuyết tương đối rộng hiện nay.

“Hãy coi nó như một chú thích cuối trang cho lý thuyết của Einstein,” Wen nói. “Khi bạn đạt đến Vương quốc vũ trụ, các điều khoản và điều kiện sẽ được áp dụng.”

Afshordi nói: “Mô hình mới này có thể chỉ là mảnh bằng chứng đầu tiên trong câu đố vũ trụ mà chúng ta đang bắt đầu làm sáng tỏ về không gian và thời gian”.

Nghiên cứu có tựa đề “Một lỗ hổng trọng lực phổ quát” xuất hiện trong Tạp chí Vũ trụ học và Vật lý hạt thiên văn.

Tham khảo: “Trục trặc trọng lực vũ trụ” của Robin Y. Wen, Lucas T. Herget, Niayesh Afshordi và Douglas Scott, ngày 20 tháng 3 năm 2024, Tạp chí Vũ trụ học và Vật lý hạt thiên văn.
doi: 10.1088/1475-7516/2024/03/045