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あなたは30年ぶりの物理学における最大のパラダイムシフトを目撃しています。宇宙定数が実際には一定ではないという証拠が蓄積されています。すでに奇妙な概念である暗黒エネルギーよりも、「ファントムエネルギー」と呼ばれる種類のものであるように見えます。これは昨年すでに話し合った話題の最新情報です。
パラダイムシフトは「おや、おかしいな」から始まり、「どんどん不思議だ」という状態に変わり、最終的に技術的には「まいったな」段階として知られる状態に至ります。昨年は「おや、おかしいな」の段階でしたが、今は「どんどん不思議だ」の段階にいます。
この研究は暗黒エネルギーについてのものです。これは物理学者が宇宙の膨張を加速させるものに与えた名前です。それは単に宇宙を膨張させるだけではなく、通常の物質もそれを行いますが、暗黒エネルギーは膨張を加速させます。この兆候はすでに1990年にありました。これが「おや、おかしいな」段階でした。1995年までに、コミュニティは「どんどん不思議だ」の段階にありました。そして1998年までに、彼らは「まいったな」段階に達し、暗黒エネルギーが実在することを受け入れました。
暗黒エネルギーは暗黒物質やブラックホールと混同すべきではありません。暗黒エネルギーは宇宙の膨張を加速させるものです。暗黒物質は銀河の回転を速くし、ブラックホールは政治家が数十億ドルを紛失した場合に呼ぶものです。しかし、暗黒エネルギー、暗黒物質、およびブラックホールは関連している可能性があります。これについては後ほど詳しく説明します。
最も単純な種類の暗黒エネルギーは宇宙定数で、その名前が示すように、時間とともに変化しません。宇宙定数は重力の強さのような自然の定数です。あるいは、そう思われていました。新しいデータによれば、それは一定ではないようです。
新しいデータはアリゾナ州キットピーク山頂にあるDark Energy Spectroscopic Instrument（DESI）から得られました。これは我々の宇宙に何があるかについての史上最も広範な調査の一つです。新しい分析では、DESIの最初の3年間の観測データを使用しており、そこではほぼ1500万個の銀河とクエーサーの画像を撮影しました。これらの画像で、彼らは銀河の分布パターン、いわゆる「バリオン音響振動」を探しています。これらは初期宇宙のプラズマ内の音波の名残です。これから異なる時間における暗黒エネルギーの量を抽出することができます。
彼らはこれまでに暗黒エネルギーが時間とともに弱まっているという暫定的な証拠を見つけており、昨年それについて話しました。今回の新しい点は、現在の暗黒エネルギーが宇宙定数が予想するよりも弱くなっているだけでなく、過去には宇宙定数が持ち得るよりも強かったに違いないということです。
彼らの新しい論文では、これを圧力と密度の比率として定量化しており、これはwというパラメーターです。宇宙定数の場合、このwはマイナス1に等しいです。図にその分析結果が示されています。破線は宇宙定数の予測です。灰色の線はデータへの最適な当てはめで、灰色の網掛け領域は1シグマと2シグマの不確実性範囲です。この図では、現在の時間は左側にあり、遠い過去は右側にあります。したがって、現在の比率があるべきほど負ではなく、過去には宇宙定数よりもさらに負でなければならなかったことがわかります。そのようなことが起こると、それは「ファントムエネルギー」と呼ばれ、その交差は「ファントム交差」と呼ばれます。それはシマウマ横断のようなものですが、シマウマがないだけです。
CMB、超新星、弱い重力レンズ効果からの他のデータと組み合わせると、これの証拠は今や見方によっては4.2シグマになっています。まだ「まいったな」段階ではありませんが、間違いなく不思議です。つまり、宇宙は過去にファントムエネルギーを持っていたけれど、もはや持っていないように見えます。
これは何を意味するのでしょうか？一つには、私たちの宇宙の最終的な運命について何かを教えてくれます。暗黒エネルギーが一定であれば、宇宙の膨張は永遠に加速し続けます。最終的には原子さえもすべて引き裂かれるでしょう。これは時々「ビッグリップ」と呼ばれています。
しかし、暗黒エネルギーが弱まるなら、それが起きているように見えますが、あるいは完全にゼロに向かうなら、加速は減少し、停止し、さらには逆転することもあり得ます。したがって、我々の宇宙は代わりに再崩壊で終わり、おそらく新しいビッグバンが続くかもしれません。
ちなみに、このビデオにはあなたがどれだけ覚えているかをチェックできるクイズが付いています。
しかし、暗黒エネルギーが単なる宇宙定数でないとすれば、それは何なのか？一つの可能性は、光速よりも速く移動する粒子であるタキオンの凝縮物かもしれません。これらはこの負の圧力のようなかなり奇妙な性質を持つことができるからです。
また、暗黒エネルギーが暗黒物質に崩壊する可能性もあり、この二つは関連しているかもしれません。以前のビデオでは、暗黒エネルギーがブラックホールによって作られる一種の真空圧力であるという考えについても話しました。興味深いことに、このアイデアは新しいデータと互換性がありません。なぜならそれはこのファントムエネルギー範囲を与えないからです。
したがって、宇宙の膨張はファントムエネルギーによって駆動されていたかもしれないようです。他に何もなければ、少なくとも物理学が最もクールな言葉を持っていることに同意できることを願っています。
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