Szczegóły aktualności

Tytuł Nobel z fizyki za odkrycie przyspieszonego rozszerzania się Wszechświata.
Treść

3 października 2011 roku Komitet Noblowski przyznał nagrodę Nobla z dziedziny fizyki trzem uczonym: połowę nagrody otrzymał Saul Perlmutter z Lawrence Berkeley National Laboratory and University of California w Berkeley w USA, szef projektu The Supernova Cosmology Project, a drugą połową podzielili się Brian P. Schmidt z Australian National University,Weston Creek w Australii i Adam G. Riess z Johns Hopkins University and Space Telescope Science Institute w Baltimore w USA, którzy odegrali kluczową rolę w projekcie The High-z Supernova Search Team. Nagrodę, według oświadczenia Komitetu, przyznano za "Odkrycie przyspieszonego rozszerzania się Wszechświata poprzez obserwacje odległych supernowych".

Dzisiejsza nagroda Nobla nie jest zaskoczeniem. Od lat wśród kosmologów dyskutowano nie o tym, czy szefowie obu projektów ją kiedyś dostaną, ale raczej - kiedy to się stanie i dlaczego jeszcze do tego nie doszło. Wagi odkrycia przyspieszonej ekspansji Wszechświata nikt nie negował, spekulowano tylko, że Komitet Noblowski czeka na wyniki niezależnych badań, które je ponad wszelką wątpliwość potwierdzą.

Jeszcze 20 lat temu wśród kosmologów najpopularniejszy był model Wszechświata, który rozpoczął swoje istnienie Wielkim Wybuchem ok. 13 mld lat temu i od tego czasu rozszerza się coraz wolniej. Spory toczyły się głównie o to, czy ekspansja kiedyś się zatrzyma i Wszechświat zacznie się kurczyć, czy też będzie się w nieskończoność coraz wolniej rozszerzał. To, który scenariusz okazałby się prawdziwy, miał zależeć głównie od jednego kluczowego parametru - gęstości materii we Wszechświecie. W zależności od gęstości przyciągającej się grawitacyjnie materii - tempo ekspansji Wszechświata spadałoby szybciej lub wolniej. Ale... miało spadać, nie rosnąć!

Już w latach 90 ubiegłego wieku zdawano sobie sprawę, że te modele nie do końca dają się pogodzić z obserwacjami. Niektórzy nieśmiało przypominali, że w równaniach, opartych na teorii względności Eisnteina, które opisują ewolucję Wszechświata, kryje się pewien dodatkowy element, mogący przeciwstawić się grawitacji: tzw. stała kosmologiczna, którą sam Einstein nazwał kiedyś swoją największą pomyłką. Jednak mało kto traktował serio możliwość, że stała ta może przyjmować niezerową wartość.

W latach 90 oba zespoły, które dziś świętują przyznanie nagrody, podjęły się wyznaczania prędkości ekspansji Wszechświata. Metoda pozornie nie była ekscytująca: miały do tego celu celu posłużyć niemal identyczne wykresy, jakich uzył 70 lat wcześniej Edwin Hubble, aby udowodnić, że Wszechświat się rozszerza. Uczeni chcieli po prostu sięgnąć dalej i głębiej. Jako kamienie milowe - tzw. świece standardowe -posłużyły supernowe typu Ia.

Wyniki, otrzymane przez oba projekty, pod koniec lat dziewięćdziesiątych okazały się prawdziwą rewolucją. Ich pomiary odległości odległych supernowych Ia wykazały bowiem, że Wszechświat nie tylko się rozszerza, ale że od pewnego czasu - kilku miliardów lat - rozeszerza się coraz szybciej. Spory o dokładną wartość parametru gęstości Wszechświata odeszły w niepamięć - teraz zaczęto się zastanawiać, jaka jest natura czynnika, powodującego rozszerzanie się Wszechświata, nazywanego teraz bardziej efektownie ciemną energią. Czy to rzeczywiście stara dobra stała kosmologiczna, czy coś bardziej złożonego?

Odkrycie to nie zrewolucjonizowąło podstaw fizyki - w teorii model coraz szybciej rozszerzającego się Wszechświata istniał od lat. Po prostu mało kto traktował go poważnie - tymczasem po raz kolejny okazało się, że rzeczywistość potrafi okazać się dziwniejsza, niż śmielibyśmy to sobie wyobrażać. Obecnie badania dzisiejszych Noblistów nie są jedynym dowodem na coraz szybsze rozszerzanie się Wszechświata, chociaż niewątpliwie najbardziej jednoznacznym i przekonującym.

Jest wiele innych przesłanek, które każą uznać, że model Wszechświata zdominowanego przez "ciemną energię" jest najbliższy obserwacjom - nawet jeśli nie wiemy, czym ta ciemna energia tak naprawdę jest. Takich przeslanek dostarczają na przykład badania ewolucji struktury wielkoskalowej Wszechświata - z rachunków i symulacji wiadomo, że we Wszechświecie bez ciemnej energii struktura wielkoskalowa Wszechświata powinna powstać stosunkowo niedawno - tymczasem w głębokich przeglądach nieba (jak np. przegląd VVDS, w którym niżej podpisana miała przyjemność uczestniczyć) widzimy, że już wiele miliardów lat temu była rozwinięta w stopniu niewiele mniejszym niż dziś. Powstający właśnie wielki głęboki przegląd VIPERS, w którym uczestniczy też nasz polski zespół, ma na celu nie tylko dostarczenie dodatkowych argumentów na przyspieszoną ekspansję Wszechświata, ale i dokładniejsze określenie natury ciemnej energii na podstawie ewolucji struktury wielkoskalowej Wszechświata. Jak wspomniałam na początku, nagroda Nobla dla dzisiejszych laureatów od dawna wydawała się pewna - spekulowano, że Komitet Noblowski czeka z jej przyznaniem na zgromadzenie dostatecznej ilości dowodów na słuszność ich odkrycia na podstawie innych badań. Wygląda na to, że taki moment właśnie nadszedł.

(dr Agnieszka Pollo CFT PAN/OA UJ)

Dodano Wtorek, 14 sierpień 2012, 02:17 CEST