量子力学的スケールで絶えず変動する宇宙と加速膨張との関係性
【2017年5月18日 UBC News】
1998年、宇宙が加速膨張していることが発見された。その原因として、宇宙は膨張を加速させるようなダークエネルギーで満たされているという説が考えられている。ダークエネルギーの正体は不明だが、最も自然と考えられるダークエネルギーの候補は真空エネルギーである。
量子力学の理論を真空エネルギーに適用すると、驚くほど高密度のエネルギーが存在すると予測され、その量は宇宙に存在する粒子の全エネルギーよりもはるかに大きいという。もしそれが本当なら、一般相対性理論と合わせて考えると真空エネルギーによって宇宙は爆発してしまうことになる。
幸いにして爆発は起こっておらず、宇宙はとてもゆっくりと膨張している。とはいえ、量子力学と一般相対性理論の間にある非互換性問題は解決しておくべきだ。
従来は問題解決のために量子力学や一般相対性理論を修正するというアプローチがなされてきたが、カナダ・ブリティッシュ・コロンビア大学のQingdi Wangさんたちはこれまでの計算に欠けていた真空エネルギーに関する重要な情報を見つけ、別の説を提案した。
その説によれば、量子力学的なスケールで見ると宇宙は絶えず膨張と収縮の間で揺れ動き、激しく変動しているという。両者の効果はほぼ打ち消し合うが、膨張するほうがわずかに大きいために宇宙はゆっくりと加速膨張するというのだ。
時空が変動していることを私たちが知覚できないのはなぜだろうか。「その変動が、電子の大きさの数十億分1の数十億分の1くらいの、とても小さなスケールで起こっているからです」（Wangさん）。
宇宙が加速膨張していることは、遠方の銀河までの距離と後退速度の観測からわかった。画像はうみへび座の銀河NGC 3081（この銀河までの距離は8600万光年と「ごく近い」）（提供：ESA/Hubble & NASA, Acknowledgement: R. Buta (University of Alabama)）
〈参照〉
- UBC News： Solving one of nature's great puzzles: what drives the accelerating expansion of the universe?
- Physical Review D： How the huge energy of quantum vacuum gravitates to drive the slow accelerating expansion of the Universe 論文
〈関連リンク〉
関連記事
- 2023/05/09 宇宙背景放射からダークマター分布を調査、「宇宙論の危機」回避なるか
- 2023/04/18 宇宙論の検証には、銀河の位置だけでなく向きも重要
- 2021/05/27 ブラックホールシャドウの画像から重力理論を初検証
- 2018/09/27 すばる望遠鏡HSCで作成、最も深く広いダークマターの3次元分布図
- 2018/08/02 銀河中心ブラックホールの近傍で一般相対性理論を検証
- 2018/02/28 かつてない広さと解像度のダークマター地図
- 2017/08/10 最も詳細なダークマターの分布図
- 2017/04/04 ダークエネルギーがなくても宇宙の加速膨張は説明可能
- 2016/06/06 予測よりも速い宇宙の膨張速度
- 2016/05/12 130億光年彼方の銀河の分布図を作成、大規模構造の成長速度の測定に成功
- 2016/02/12 アインシュタインの予測から100年、重力波を直接検出
- 2014/01/09 60億光年彼方まで、誤差1%の精度で距離を測定
- 2013/08/16 史上初、100億光年以上彼方の3D宇宙地図プロジェクト
- 2013/04/10 「ケプラーの超新星残骸」が示唆するIa型超新星の多様性
- 2013/03/22 「プランク」が宇宙誕生時の名残りを最高精度で観測
- 2013/03/01 銀河中心ブラックホールの自転速度を正確に計測
- 2012/09/18 99.996%の確率で、暗黒エネルギーの存在を証明
- 2012/08/15 過去最大の3D宇宙マップをリリース
- 2011/10/05 宇宙の加速膨張の発見で米研究者ら3人がノーベル物理学賞を受賞
- 2011/05/26 若く明るい銀河を観測して暗黒エネルギーの存在を検証
