Các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình vũ trụ thu nhỏ tồn tại trước Vụ nổ lớn. Nhấn vào đây để phóng to
Vụ nổ lớn mô tả cách Vũ trụ bắt đầu như một điểm duy nhất 13,7 tỷ năm trước và đã được mở rộng kể từ đó, nhưng nó không giải thích những gì đã xảy ra trước đó. Các nhà nghiên cứu từ Đại học bang Pennsylvania tin rằng cần phải có dấu vết bằng chứng trong vũ trụ hiện tại của chúng ta có thể được sử dụng để nhìn lại trước Vụ nổ lớn. Theo nghiên cứu của họ, có một vũ trụ hợp đồng với hình học không gian tương tự như vũ trụ đang mở rộng của chúng ta. Vũ trụ sụp đổ và sau đó, người hâm mộ đã nhảy lên thành Big Bang.
Theo lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein, Big Bang đại diện cho Sự khởi đầu, sự kiện lớn không chỉ quan trọng mà chính thời gian không gian đã ra đời. Trong khi các lý thuyết cổ điển không đưa ra manh mối nào về sự tồn tại trước thời điểm đó, một nhóm nghiên cứu tại bang Pennsylvania đã sử dụng các tính toán hấp dẫn lượng tử để tìm ra các chủ đề dẫn đến thời gian sớm hơn. Abhay Ashtekar, Chủ tịch của gia đình Eberly về Vật lý và Viện trưởng Viện Vật lý hấp dẫn, cho biết, thuyết tương đối rộng có thể được sử dụng để mô tả vũ trụ trở lại. và Hình học tại bang Pennsylvania. Ngoài thời điểm đó, chúng tôi cần áp dụng các công cụ lượng tử không có sẵn cho Einstein. Bằng cách kết hợp vật lý lượng tử với thuyết tương đối rộng, Ashtekar và hai nhà nghiên cứu sau tiến sĩ của mình, Tomasz Pawlowski và Parmpreet Singh, đã có thể phát triển một mô hình xuyên qua Big Bang thành vũ trụ thu nhỏ thể hiện vật lý tương tự như chúng ta.
Trong nghiên cứu được báo cáo trong số báo cáo đánh giá vật lý hiện tại, nhóm nghiên cứu cho thấy, trước Vụ nổ lớn, có một vũ trụ hợp đồng với hình học không-thời gian tương tự như vũ trụ đang mở rộng hiện tại của chúng ta. Khi các lực hấp dẫn kéo vũ trụ trước đó vào bên trong, nó đạt đến điểm mà tại đó các tính chất lượng tử của không-thời gian khiến lực hấp dẫn trở nên phản cảm, thay vì hấp dẫn. Ashtekar nói, sử dụng sự biến đổi lượng tử của các phương trình vũ trụ học của Einstein, chúng tôi đã chỉ ra rằng thay vì một Big Bang cổ điển trên thực tế có một Bounce lượng tử, Chúng tôi đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng có một vũ trụ tiền Big Bang cổ điển khác mà chúng tôi đã lặp lại các mô phỏng với các giá trị tham số khác nhau trong vài tháng, nhưng chúng tôi thấy rằng kịch bản Big Bounce rất mạnh mẽ.
Mặc dù ý tưởng chung về một vũ trụ khác tồn tại trước Vụ nổ lớn đã được đề xuất trước đây, đây là mô tả toán học đầu tiên thiết lập một cách có hệ thống sự tồn tại của nó và suy ra các tính chất của hình học không gian trong vũ trụ đó.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng lực hấp dẫn lượng tử vòng, một cách tiếp cận hàng đầu cho vấn đề thống nhất thuyết tương đối rộng với vật lý lượng tử, cũng được tiên phong tại Viện Vật lý và Hình học hấp dẫn của bang Pennsylvania. Trong lý thuyết này, bản thân hình học không gian thời gian có cấu trúc ‘nguyên tử rời rạc và tính liên tục quen thuộc chỉ là một xấp xỉ. Cấu trúc của không gian được dệt bằng các sợi lượng tử một chiều. Gần Big-Bang, loại vải này bị xé rách dữ dội và bản chất lượng tử của hình học trở nên quan trọng. Nó làm cho trọng lực bị đẩy lùi mạnh mẽ, tạo ra Big Bounce.
Ashtekar nói rằng, công việc ban đầu của chúng tôi giả định một mô hình đồng nhất của vũ trụ của chúng tôi. Tuy nhiên, nó đã cho chúng tôi niềm tin vào những ý tưởng cơ bản của lực hấp dẫn lượng tử vòng. Chúng tôi sẽ tiếp tục cải tiến mô hình để mô tả vũ trụ tốt hơn như chúng ta biết và để hiểu rõ hơn về các tính năng của lực hấp dẫn lượng tử.
Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia, Quỹ Alexander von Humboldt và Trường đại học khoa học Eberly của bang Pennsylvania.
Nguồn gốc: Bản tin PSU
