Международная группа ученых из США и ЮАР предложила новое объяснение темной энергии — загадочной силы, ускоряющей расширение Вселенной. Согласно расчетам, ключ может лежать в квантовой природе самого пространства-времени, предсказанной теорией струн — одной из самых сложных и спорных концепций современной физики. Исследование опубликовано на портале нерецензированных научных материалов arXiv.
Команда предположила, что на микроскопическом уровне пространство-время ведет себя не как гладкая структура, а как квантовый объект с некоммутирующими координатами. Это означает, что порядок их измерения влияет на результат — подобно принципу неопределенности в квантовой механике.
Авторы работы обнаружили, что такая квантовая структура пространства-времени естественным образом порождает космическое ускорение. Более того, их модель предсказывает, что плотность темной энергии должна уменьшаться со временем, что удивительно точно совпадает с данными Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI).
DESI — передовой астрофизический инструмент, созданный для изучения природы темной энергии.
«Если интерпретировать результаты DESI через нашу теорию, это может стать первым наблюдаемым подтверждением теории струн», — заявил соавтор исследования Майкл Кавич из SUNY Old Westbury.
С момента открытия ускоренного расширения Вселенной в 1998 году природа темной энергии оставалась загадкой. Попытки объяснить ее через квантовые флуктуации вакуума давали значения, на 120 порядков превышающие наблюдаемые. Новый подход, основанный на теории струн, позволяет избежать этого противоречия.
Ученые предлагают проверить свою гипотезу через обнаружение сложных квантовых интерференционных эффектов, невозможных в стандартной квантовой механике. По их словам, такие эксперименты можно реализовать в лабораториях уже в ближайшие 3-4 года.
Если теория подтвердится, это станет прорывом не только в космологии, но и в поисках квантовой теории гравитации, объединяющей физику микромира и структуру Вселенной.

Международная группа астрономов впервые подтвердила, что обнаруженный более 10 лет назад «темный объект» — одиночная черная дыра. Обычно черные дыры наблюдаются в двойных системах, где второй компаньон — звезда. Второй вариант, согласно которому этот темный объект мог быть нейтронной звездой, не подтвердился.

Черная дыра ничего не излучает. Поэтому заметить ее можно только косвенно по воздействию на окружающий мир. Обычно черные дыры идентифицируются по звезде-компаньону. Черную дыра воздействуют на звезду, и это хорошо видно. Без такой звезды-компаньона увидеть черную дыру очень трудно.

Группа астрономов из Института космических телескопов в Балтиморе, работающая с коллегой из Центра планетологии Университета Сент-Эндрюс и коллегой из Европейской южной обсерватории, подтвердила существование одиночной черной дыры. В своей статье, опубликованной в The Astrophysical Journal, ученые рассказали, как они изучали объект, который они заметили несколько лет назад.

Космологические решения изучаются в контексте модифицированной формулировки меры теории струн, тогда натяжение струны является динамической переменной, а натяжение струны является дополнительной динамической степенью свободы, и ее значение динамически генерируется.Эти натяжения не являются универсальными, скорее каждая струна создает свое собственное натяжение, которое может иметь различное значение для каждого из мировых листов струны и в ансамбле струн.Значения напряжений могут иметь определенный разброс в ансамбле.Мы рассматриваем новое фоновое поле, которое может связываться с этими струнами, «скаляр натяжения», который способен локально изменяться вдоль мирового листа, а затем соответствующим образом изменяется и значение натяжения струны.Когда рассматриваются многие типы струн, зондирующие одну и ту же область пространства, этот скаляр натяжения ограничивается требованием квантовой конформной инвариантности.В случае двух типов струн, зондирующих одну и ту же область пространства с различными динамически генерируемыми натяжениями, существуют две различные метрики, связанные с различными струнами.Каждая из этих метрик должна удовлетворять уравнениям Эйнштейна для вакуума, а согласованность этих двух уравнений Эйнштейна определяет скаляр натяжения.Универсальная метрика, общая для обеих струн, в общем случае не удовлетворяет уравнению Эйнштейна. Две рассматриваемые здесь метрики, зависящие от струн, — это плоское пространство в пространстве Минковского и пространство Минковского после специального конформного преобразования. Изучается предел, в котором натяжения двух струн одинаковы, что приводит к однозначному решению. Если разница в натяжении струн между двумя типами струн очень мала, но конечна, то приблизительно однородное и изотропное космологическое решение существует в течение длительного времени, обратно пропорционального разнице в натяжении струн, а затем однородность и изотропия космологического решения исчезают, и решение превращается в расширяющийся бранный мир, в котором струны заключены между двумя расширяющимися пузырями, разделёнными очень небольшим расстоянием в больших масштабах времени. Тот же принцип применяется к статическому решению для стены Вселенной, которое существует в течение времени, обратно пропорционального дисперсии натяжения струн. Это предполагает сценарий, в котором квантовые флуктуации космологических или статических решений вызывают эволюцию в сторону сценариев с бранами и декогерентность между различными состояниями натяжения струн.

Натяжения струн могут быть динамическими, как мы изучали в недавних публикациях, например, в случае, когда мы формулируем теории струн в модифицированном формализме меры. Тогда натяжения струн и бран появляются, но как дополнительная динамическая степень свободы. Однако можно видеть, что эти натяжения струн или бран могут быть не универсальными, а скорее каждая струна и каждая брана генерируют свое собственное натяжение, которое может иметь разное значение для каждой струны или браны. Случай, когда есть струны, которые могут иметь разные спонтанно генерируемые натяжения, был рассмотрен в предыдущей публикации. Чтобы иметь реальное динамическое натяжение струн, мы рассматриваем новые фоновые поля, которые могут связываться со струнами, скаляр натяжения, который способен локально изменять вдоль мирового листа значение натяжения протяженного объекта. Когда все натяжения струн равны, теперь существует ненарушенная инвариантность масштаба целевого пространства. Рассматривая возможные эффективные действия гравитации и струн как материи в измерениях D, мы определяем D, требуя, чтобы эффективное действие было, как фундаментальная теория, инвариантным к масштабу целевого пространства, что выделяет D=4.

и в ансамбле струн.

Если струна натянута, может ли она ослабиться, преобразовав потенциальную в кинетическую энергию?
Если задеть такую струну, появляется колебание. А это уже своеобразное "звучание".
Только не в воздухе, а, получается, в эфире.