Læsning Der er næppe et problem i moderne fysik, hvor den teoretiske forudsigelse er så katastrofalt langt bag den faktisk observerede værdi som i vores universets vakuumenergi. Den teoretisk forudsagte værdi er ti gange høj 120 gange (en med 120 nuller) så stor som den faktisk observerede værdi. Scott Thomas fra Stanford University fremsætter nu et forslag i tidsskriftet Physical Review Letters, der forsøger at løse vakuumproblemet med det holografiske princip inspireret af Platons hulealgorie (Vol. 89, Nr. 8, 081301). Skyld på vakuumenergien er kvantemekanikken. På grund af kvantumsvingninger fremkommer partikler kontinuerligt fra intet i et vakuum. Dette tillader Heisenberg-usikkerhedsprincippet, hvis partiklerne kun tilbagebetaler den lånte energi ved at ødelægge sig selv. Imidlertid genererer disse "virtuelle" partikler, der konstant er til stede i vakuumet, et vist energiindhold i vakuumet.

Den teoretiske beregning af dette energiindhold giver oprindeligt en uendelig stor værdi, fordi felterne, der er tildelt partiklerne, kan antage et uendeligt antal energitilstander. At dette resultat naturligvis er forkert, ved astronomerne. For vakuumenergien i partikelfysik svarer til den kosmologiske konstant introduceret af Albert Einstein, som bestemmer universets ekspansionshastighed. I dag antager man en faktisk værdi på omkring 100 billioner af watt-sekunder pr. Kubik millimeter rumvolumen.

En plausibel måde at komme væk fra den uendelige værdi på er at antage, at energitilstandene for de virtuelle partikler ikke må overstige den såkaldte Planckergie. Dette er en grundlæggende mængde, der vises i kvantiseringen af ​​rum-tid. På denne måde nåede de teoretiske fysikere værdien af ​​100 billioner billioner billioner billioner watt-sekunder pr. Kubik millimeter, som de udgør utrolige 120 størrelsesordener ved siden af.

Scott Thomas bruger nu det holografiske princip introduceret af Gerard, t Hooft i 1993, der minder om Platons huleallegorie. Platons lærer Socrates havde overvejet, hvad folk kan lære om verden, når de er fanget i en hule, og deres eneste kilde til information om hulens omverden er skygger på væggen projiceret udefra. udstilling

Derudover tyr Thomas hen til entropitetsteorien om sorte huller. Entropi er et mål på forstyrrelse og også et mål for antallet af energitilstander, der findes i et givet rumvolumen. For sorte huller er entropien proportional med overfladen på det sorte hul. Derudover er det kendt, at entropien af ​​et sort hul er det størst mulige, der kan eksistere i det tilsvarende rumvolumen.

Nogle fysikere har argumenteret som følger: Da sorte huller har den maksimale mulige entropi og dermed det maksimale mulige antal energitilstander, kan dette antal ikke være større i resten af ​​universet. Dette fører dem til den følgende form for det holografiske princip: For ethvert givet rumvolumen er antallet af mulige energitilstander ikke proportionalt med rumfanget, men kun proportionalt med overfladen af ​​dette volumen. "Skyggerne" på overfladen fortæller alt om hele verden.

Thomas viser, at du på denne måde får en meget mindre vakuumenergi. Han foretager et skøn, hvis resultat er i størrelsesordenen af ​​den aktuelle værdi. En nøjagtig beregning mislykkes, fordi der hidtil ikke findes nogen fuldt formuleret holografisk teori om vores univers. "Det kræver meget at sætte det på et solidt grundlag, " siger Sean Carroll fra University of Chicago. "Men det er bestemt en vigtig argumentation."

Axel Tilleman

© science.de

Anbefalet Redaktørens Valg