1930'lardan 1990'ların sonuna kadar çoğu fizikçi kozmolojik
sabitin sıfıra eşit olduğunu varsaydı. Bu görüş, 1998'de evrenin genişlemesinin
hızlandığına dair şaşırtıcı keşifle değişti, bu da kozmolojik sabit için
pozitif (sıfır olmayan) bir değer olasılığı anlamına geliyordu.
1990'lardan beri, çalışmalar evrenin kütle-enerji
yoğunluğunun yaklaşık% 68'inin karanlık enerjiye atfedilebileceğini
göstermiştir. Kozmolojik sabit Λ, karanlık enerji için mümkün olan en basit
açıklamadır ve ΛCDM ((Lambda Cold Dark Matter) modeli olarak bilinen mevcut
standart kozmoloji modelinde kullanılır. Karanlık enerji temel düzeyde zayıf
bir şekilde anlaşılsa da, karanlık enerjinin gerekli olan temel özellikleri,
bir tür anti-yerçekimi işlevi görmesidir; evren genişledikçe maddeden çok daha
yavaş seyrelir ve maddeden çok daha zayıf kümelenir ya da hiçbirşey olmaz.
Modern partikül fiziğinin temelini oluşturan kuantum alan
teorisine (QFT) göre, boş uzay kuantum alanlarının bir koleksiyonu olan vakum
durumu ile tanımlanır. Tüm bu kuantum alanlar, uzayın her yerinde bulunan sıfır
nokta enerjisinden kaynaklanan zemin durumlarında (en düşük enerji yoğunluğu)
dalgalanmalar sergiler. Bu sıfır noktası dalgalanmaları kozmolojik sabit Λ'ya
bir katkı olarak etki etmelidir; ancak hesaplamalar bu dalgalanmaların muazzam
bir vakum enerjisine yol açtığını göstermiştir.
Einstein kozmolojik sabit için ‘hayatımda yaptığım en büyük
hata’ demiştir. Ancak son 20 yıl içinde yapılan araştırmalarda, Einstein’ın
kozmolojik sabitinin bir hata olmadığına, Evren'i anlayabilmenin ancak bu
terimin varlığı ile mümkün olabileceğine dair kuvvetli kanıtlara ulaşılmıştır.
Kozmolojik sabit L,
Einstein'ın alan denkleminde:
8 p G
Rmn – ½ R gmn + Lgmn = ¾¾¾ Tmn
c4
R: Ricci tensor/scalar, g: metrik tensor, T: stress–enerji
tensor, G ve c: dönüşüm faktörleridir.
L sıfır olduğunda eşitlik,
genellikle 20. yüzyılın ortalarında kullanılan genel göreliliğin alan denklemine
indirgenir. T sıfır olduğunda, alan denklemi boş alanı (vakum) tanımlar.
Üç kozmolojik sabit:
Einstein kozmolojik sabiti (alan)
4 p G d
L = ¾¾¾¾
c2
Gödel kozmolojik sabiti (dönme frekansı)
w = 2 (p G d)½
Carrol, hiperküre
kozmoloji, kozmolojik sabiti (akselerasyon)
G m
A = ¾¾
L2
Bu üç eşitlikten:
L
r c2 = w2r = A
(eşdeğerlik yönünden)
Hiperküre için, uzunluk L = pr
ve hacim =2 p2 r3,
L = (2 p G d)/c2,
w = 2 (p G d)½
L
r c2 = w2r = p A
Her üç kozmolojik sabit de evrenin yerçekimsel olarak
çökmesini önlemek için gereken aynı ivmeye yol açar.
Evrenin genişlemesinin kozmolojik sabitle tanımlanması
13 Şubat 2020
