La sfârșitul anilor 1990 astronomii au descoperit că galaxiile se îndepărtează unele de altele mai repede decât  ar trebui dacă se ţine cont de gravitaţia acestora. Se pare că fiecare fărâmă de spațiu conţine o anumită cantitate de energie care exercită o presiune negativă, un efect de respingere opus gravitaţiei, ce provoacă expansiunea Universului şi care a ajuns să fie cunoscută sub numele de „energie întunecată“, tocmai pentru că nimeni nu știe ce este.

Fotonul masiv și energia întunecatăFotonul masiv ar putea explica energia întunecată. Credit: asharkyu/Shutterstock.com

Recent, un grup de fizicieni a arătat că energia întunecată ar putea fi explicată dacă suntem dispuși să acceptăm că fotonul are masă.

Cei mai mulți oameni de știință cred că energia întunecată este reală datorită constantei cosmologice a lui Einstein. Efectul energiei întunecate ar fi similar cu cel al unei forţe antigravitaționale care acționează cu aceeași intensitate pretutindeni în Univers, nu doar între obiectele având masă.

Comunitatea ştiinţifică a susţinut ipoteza constantei cosmologice, dar fizica actuală se află într-un impas deoarece ea nu poate explica valoarea numerică a unor mărimi fizice fundamentale cum ar fi, de exemplu, masa electronului.

Pe baza fizicii actuale, cosmologii au prezis valoarea pentru constanta cosmologică şi rezultatul a fost denumit „cea mai proastă predicție din istoria fizicii”. Dacă se multiplică valoarea constantei cosmologice care rezultă pe baza efectului de expansiune a Universului măsurat de astronomi  cu un factor de 10120 se obţine valoarea prezisă pentru constanta cosmologică.

În consecinţă, fizicienii au căutat şi alte explicaţii pentru energia întunecată. Dacă aceasta nu se datorează constantei cosmologice, atunci constanta cosmologică ar putea fi egală cu zero şi, în consecinţă, problema ar fi să explicăm ce anume provoacă acest efect slab de repulsie care a fost observat în Univers.

Un efect atât de slab ar putea fi provocat de ceva ce implică o masă foarte mică şi de aceea fizicienii conduşi de Seyen Kouwn de la Korea Astronomy and Space Science Institute s-au întrebat ce s-ar întâmpla dacă fotonul, particula elementară despre care am presupus timp de un secol şi jumătate că nu are masă, are totuşi o masă foarte mică. Concluzia fizicienilor este surprinzătoare.

Experimentele au dovedit deja că fotonul nu poate avea o masă mai mare de aproximativ 10-62 kg. Acesta este un număr foarte mic, dar nu este zero. Mai mult, fizicienii au arătat că dacă masa fotonului este de 10 milioane de ori mai mică decât această valoare limită, atunci modul în care fotonii interacționează cu diferite câmpuri și forțe din Univers conduce la un efect de respingere care seamănă foarte mult cu ceea ce am considerat a fi energia întunecată. Cu alte cuvinte, fotonii masivi ar fi cauza energiei întunecate.

Cu toate acestea fizicienii nu se vor grăbi, probabil, să rescrie manualele de fizică. Masa propusă a fotonului este atât de mică încât aceasta nu poate fi măsurată, așa încât dacă folosim masa fotonului în locul constantei cosmologice pentru a explica energia întunecată este ca şi cum utilizăm ceva ce nu putem măsura în locul a ceva ce nu putem explica. Mai mult, suntem în situaţia de a avea o altă valoare numerică a unei mărimi fizice pe care nu o putem explica: de ce trebuie fotonul să aibă exact această masă?

Dacă ipoteza fotonului masiv explică şi alte probleme nerezolvate din cosmologie, nu doar energia întunecată, atunci înseamnă că fizicienii au un motiv de bucurie.

Lucrarea a fost publicată în Physical Review D.

Sursă: Science Alert