Ciemna energia

Ciemna energia to nazwa czegoś, co odpowiada za przyspieszoną ekspansję Wszechświata. Nie wiemy, co to jest, ale obserwujemy skutki istnienia tego tajemniczego czynnika. Grawitacja powinna ekspansję Wszechświata spowalniać, tego spodziewalismy się ze względu na prosty fakt fizyczny o uniwersalności grawitacji. Argumenty na rzecz pojawiać się zaczęły jeszcze w latach siedemdziesiątych, gdy James Peebles, a później szereg innych badaczy rozpoczęło systematyczne modelowanie narastania niewielkich niejednorodności materii w ekspandującym Wszechświecie. Badania obserwowanych niejednorodności, czyli obecnej struktury wielkoskalowej Wszechświata wskazywały na konieczność szybszek ekspansji, hamujacej rozwój gromad i supergromad galaktyk. Zaczęto wtedy mówić o powrocie do koncepcji, którą wysunął jeszcze sam Albert Einstein - idei stałej kosmologicznej. Włączenie takiej stałej nie zaburza charakteru równań Ogólnej Teorii Wzgledności, ale umożliwia istnienie stacjonarnego Wszechświata, który ani się nie rozszerza, ani nie kurczy, bo stała kosmologiczna równoważy w pewnym sensie grawitację.

Stała kosmologiczna stojaca po lewej stronie równań Einsteina nie ma prostej interpretacji poza tym, że można ją tam dopisać. Ale człon ten można przesunąć na strone prawą, gdzie zwyczajowo stoją wyrażenia opisujące własności materii. Tak przesunięta stała grwaitacji ujawnia zadziwiające własności: odpowiada materii, która ma stałą dodatnią gęstość, ale stałe ujemne ogromne cisnienie, o gęstości energii odpowiadającej tej gęstości, dlatego efekt sumaryczny jest taki jak istnienie ujemnej masy. Podobne własności wydaje się mieć próżnia rozpatrywana z punktu widzenia mechaniki kwantowej jako miejsce wypełnione morzem wirtualnych cząstek. Ta interpretacja materialna zainspirowała powstaniem nazwy ciemna energia i stopniowym powstawaniem teorii takiego ośrodka, opartych o pewne założenia fizyczne o możliwych oddziaływaniach i przewidujące inne niż sama stała kosmologiczna, ogólniejsze własności. Obecnie istnieja setki propozycji, jak dokładnie taki ośrodek wógły wyglądać i ewouować w czasie, w trakcie rozszerzania Wszechświata.

Ta mnogość pomysłow wymaga obserwacyjnej weryfikacji, a metoda opierać się musi o pomiary ekspansji Wszechświata, ponieważ nie widać sposobów weryfikacji takich oddziaływań w laboratorium. Tym się właśnie zajmuje nasz projekt, ale też szereg innych badaczy używających wielu technik pomiarowych. Obecnie pojawiają sie pewne argumenty za ewolucja ciemnej energii, a zatem jej odstępstwem od stałej kosmologicznej, ale pomiary nie sa jeszcze zbyt pewne. W naszych najnowszych badaniach opartych o kwazary takich odstępst jeszcze nie potwierdzamy.