Bizonytalan a felfúvódás elméletének sorsa

Márciusban az antarktiszi BICEP2 távcsővel egy kutatócsoport egy polarizációs minta alapján ősi gravitációs hullámok felfedezéséről számolt be, amire a fizikusok a felfúvódás elméletének előzetes megerősítéseként tekintettek. Ez az elmélet az, ami a legszélesebb körben elfogadott világegyetemünk ősrobbanás utáni tágulásáról, számos rejtélyre adva magyarázatot, beleértve az univerzum meglepő laposságát és egyenletes eloszlását.

Igen hamar kétségek merültek fel a BICEP2 felfedezésével kapcsolatban, amikor kiderült, hogy a kozmikus mikrohullámú sugárzásban a felfedezés alapjául szolgáló polarizációs sémát kozmikus por is előidézhette. A kozmológusok az űrben szolgálatot teljesítő Planck távcső adataira várnak, a múlt héten közzé tett előzetes eredmények azonban ugyancsak a por szerepére utalnak, tovább erősítve a kétségeket. Eközben elméleti fizikusok egy csoportja elhatározta, tovább elemzik a polarizációs jeleket, feltéve a kérdést: amennyiben az észlelt sémát nem teljes egészében a por okozta, akkor mi köze is van pontosan a felfúvódáshoz?

David Parkinson és munkatársai az ausztrál Queensland Egyetemen a látszólagos gravitációs hullámok természetét kezdték el vizsgálni, hogy lássák, vajon arról a hullámtípusról van-e egyáltalán szó, amit a felfúvódás elmélet megjósolt. A válasz: Nem! A BICEP2 csapat eredeti bejelentésével szemben Parkinson elemzése szerint a BICEP2 eredmények kizárják a felfúvódás elmélet szinte minden formáját. A legtöbb felfúvódási modellhez arra van szükség, hogy minél nagyobb és nagyobb méreteken szemléljük az univerzumot, ezáltal egyre erősebb gravitációs hullámokat látunk, ezt nevezik a kozmológusok "gravitációs hullámspektrumnak". "A felfúvódás szerint megjósoltaknak pontosan az ellentétére bukkantunk" - mondta Parkinson. "Hogy mindez hány felfúvódási elméletet zár ki? Őszintén szólva, a legtöbbet"

Valójában nem lehetetlen a felfúvódási modellek megfeleltetése a BICEP2 eredményeinek, amennyiben kellően "trükkös" matematikai megoldásokkal élünk, tette hozzá Katherine Mack, a Melbourne Egyetem elméleti asztrofizikusa. Ezek a trükkök azonban megsértenek egy relációt, az egész elmélet alapját, ami összekapcsolva az ősrobbanás gravitációs hullámait az anyag eloszlásával.

Alan Guth az amerikai MIT fizikusa, a felfúvódás elmélet egyik úttörője szerint az új elemzés meggyőző, de nem elég meggyőző, hogy feladja a lehetőséget, miszerint a BICEP2 valóban a felfúvódás egy jelére bukkant. Parkinson tanulmányát önmagában még nem tartja perdöntőnek, emellett úgy véli, lehet egy jel, ami alátámasztja az egyszerű felfúvódási modelleket. Az sem tántorítaná el a felfúvódás elméletétől, ha bebizonyosodna, hogy a BICEP2 jelét valóban kozmikus por okozta, mivel a legtöbb modell sokkal gyengébb jelet jósolt, amit nehezebb megtalálni. "Ha a BICEP2 nem talál bizonyítékot a gravitációs hullámokra, az csak bizonyos felfúvódási modelleket zár ki, a felfúvódás koncepciója azonban teljesen érintetlen marad" - összegzett.


Paul Steinhardt, a Princeton Egyetem tudósa, aki részt vett a felfúvódási elmélet kifejlesztésében, úgy véli Parkinson eredményei jókora csapást jelentenek az elméletre nézve, azonban még mindig meg sem közelítik jelentőségét tekintve az elméletet körülvevő többi problémát. "Nagyobb gond az, hogy amint a felfúvódás elindul, nem úgy ér véget, ahogy ezek a leegyszerűsített számítások sugallják" - mondta. "Ehelyett a kvantumfizikának köszönhetően egy multiverzumhoz vezet, ahol az univerzumok végtelen számú foltra bomlanak. A foltok minden elképzelhető tulajdonságot feltárnak, ahogy foltról foltra haladunk, vagyis nincs értelme arról beszélni, hogy mit jósol a felfúvódás, mivel gyakorlatilag minden elképzelhető "

Steinhardt hangsúlyozta, a felfúvódás lényege egy rendkívül egyszerű univerzum magyarázata. "Ezért a legkevésbé sem szeretnénk a lehetőségek multiverzumát bevezetni egy ilyen egyszerű dolog magyarázatához" - mondta. Jó ideje azokat az elméleteket helyezi előtérbe, melyeknél nincs szükség a felfúvódásra a világegyetem kisimításához, pusztán jókora gravitációs hullámokat eredmények a kozmikus háttérsugárzásban. Úgy véli az univerzum már az ősrobbanás előtt is létezett és lassan omlott össze, hogy utána egy megújító tágulás kezdődhessen, ami megmagyarázná az univerzum simaságát multiverzumok nélkül. Ha az elkövetkező években nem találunk gravitációs hullámokat, az a fenti elméletet bizonyítaná.

Újabb lökést fog adni az egyre kuszább történetnek a Planck olvasata a kozmikus por pontos természetéről, amit októberben kapunk meg.