พลังงานมืดคืออะไร?

พลังงานมืด ซึ่งเป็นพลังงานที่โดดเด่นในอวกาศ เป็นตัวขับเคลื่อนการขยายตัวของจักรวาลให้เร็วขึ้น แต่ลักษณะของพลังงานดังกล่าวยังคงเป็นปริศนาอยู่ นี่คือสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับพลังงานมืด

พลังงานมืดเป็นรูปแบบพลังงานเชิงสมมติฐานที่นักฟิสิกส์เสนอเพื่ออธิบายว่าเหตุใดจักรวาลจึงไม่เพียงแต่ขยายตัวเท่านั้น แต่ยังขยายตัวด้วยอัตราที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ อีกด้วย

ลองนึกถึงพลังงานมืดเป็น “คู่ต่อสู้อันชั่วร้าย” ของแรงโน้มถ่วง — แรง “ต่อต้านแรงโน้มถ่วง” ที่สร้างแรงกดดันเชิงลบที่เติมเต็มจักรวาลและยืดขยายโครงสร้างทั้งหมดของกาลอวกาศ ในการทำเช่นนี้ พลังงานมืดจะผลักวัตถุในจักรวาลออกจากกันด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แทนที่จะดึงพวกมันเข้าหากันเหมือนอย่างที่แรงโน้มถ่วงทำ

คาดว่าพลังงานมืดจะประกอบเป็นประมาณ 68% ถึง 72% ของพลังงานและสสารทั้งหมดในจักรวาล ซึ่งถือเป็น "งบประมาณ" สสาร/พลังงานของจักรวาล ซึ่งหมายความว่าพลังงานมืดมีอำนาจเหนือทั้งสสารมืดและสสารในชีวิตประจำวันอย่างมาก

คำตอบที่แท้จริงเพียงหนึ่งเดียวสำหรับคำถามที่ว่า "พลังงานมืดคืออะไร" คำกล่าวในปัจจุบันที่ว่า "เราไม่รู้" อาจฟังดูไม่น่าพอใจ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่ชัดเจนเกี่ยวกับเรื่องนี้ทั้งหมด มี "ผู้สมัคร" ชั้นนำหลายรายที่สามารถอธิบายพลังงานมืดได้ รวมถึงพลังงานสุญญากาศในอวกาศ - อนุภาคที่ปรากฏและหายไปในอวกาศว่างเปล่า - และ "แรงที่ห้า" ที่รับผิดชอบต่อแรงกดดันเชิงลบซึ่งอาจทำให้จักรวาลขยายตัวเร็วขึ้น

ความเป็นไปได้อื่นๆ คือ "รสชาติ" ของสนามต่างๆ ที่หลากหลายซึ่งอาจเป็นสาเหตุของพลังงานมืด เช่น สนามพลังงานต่ำที่เรียกว่า "ควินเทสเซนซ์" สนามแทคิออน - อนุภาคสมมติฐานที่เดินทางได้เร็วกว่าแสงและด้วยเหตุนี้จึงย้อนเวลาได้...

ทั้งหมดนี้ยังคงเป็นเพียงสมมติฐาน ซึ่งหมายความว่าวิธีเดียวที่เราสามารถ "รู้" ได้ว่าพลังงานมืดคืออะไรได้อย่างแท้จริงก็คือผ่านผลกระทบที่เกิดขึ้นกับจักรวาล

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับพลังงานมืด

เหตุใดพลังงานมืดจึงถือเป็นส่วนจำเป็นของจักรวาล?

ประมาณ 25 ปีที่ผ่านมา ได้มีการระบุว่าจักรวาลกำลังขยายตัว และการขยายตัวดังกล่าวยังเร่งความเร็วขึ้นตามกาลเวลาอีกด้วย กระบวนการนี้เกิดขึ้นมาตลอด 5,000 ล้านปี และกำลังทำให้กาแล็กซีแตกออกจากกัน แม้ว่าการสังเกตทางจักรวาลวิทยาทั้งหมดจะสนับสนุนปรากฏการณ์นี้ แต่เรายังไม่มีคำอธิบายสำหรับแนวโน้มการขยายตัวนี้ อย่างไรก็ตาม เรารู้คุณสมบัติของส่วนผสมที่ทำให้เกิดผลกระทบดังกล่าวแล้ว: ต้องเป็นสารหรือของเหลวที่สามารถเอาชนะธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงได้ และจะต้องเจือจางและแพร่กระจายไปทั่วกาลอวกาศ

ในปี พ.ศ. 2542 นักฟิสิกส์ไมเคิล เทิร์นเนอร์ได้ตั้งชื่อองค์ประกอบเชิงสมมติฐานของงบจักรวาลว่า พลังงานมืด ส่วนผสมหลังนี้จำเป็นสำหรับการให้คำอธิบายที่สมเหตุสมผลสำหรับแนวโน้มการขยายตัวปัจจุบันของจักรวาล หากไม่มีมัน การขยายตัวก็จะช้าลง และในที่สุดจักรวาลก็จะระเบิด ส่งผลให้ระยะห่างระหว่างกาแล็กซีที่สังเกตได้ในโครงสร้างขนาดใหญ่แคบลง

เราจะรู้ได้อย่างไรว่าการขยายตัวที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานมืดไม่ได้เกี่ยวข้องแค่กับบิ๊กแบงเท่านั้น?

ใช่แล้ว แบบจำลองจักรวาลของเราทำนายว่าจักรวาลจะขยายตัว และดังนั้นจึงมีเหตุการณ์ที่เราเรียกว่าบิ๊กแบงร้อนเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม สถานะการขยายตัวในปัจจุบันไม่คงที่ตลอดเวลา แต่กลับเพิ่มมากขึ้น ดังนั้น อัตราการขยายตัวที่เพิ่มขึ้นนี้จะต้องขับเคลื่อนโดยปัจจัยอื่น ซึ่งไม่ได้ทำงานเป็นหลักในช่วงเริ่มแรกของจักรวาลหรือในช่วงเวลาที่กาแล็กซีก่อตัว

เหตุใดพลังงานมืดจึงลึกลับนัก?

เนื่องจากเราไม่สามารถวัดได้โดยตรง ไม่ต้องพูดถึงการรู้ว่ามันทำมาจากอะไร การสร้างการทดลองเพื่อตรวจจับและศึกษาธรรมชาติที่แท้จริงของมันคือความท้าทาย นอกจากนี้ การสังเกตการณ์ปัจจุบันไม่สอดคล้องกับค่าความเร็วฮับเบิลในปัจจุบัน ดังนั้น เราจึงไม่แน่ใจว่าพลังงานมืดเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาหรือไม่ และหากเปลี่ยนแปลง ผลกระทบต่อพลวัตของการขยายตัวเป็นอย่างไร เรามีเบาะแส แต่ยังคงต้องใช้เวลาอีกมากก่อนที่เราจะ "เปิดเผย" ธรรมชาติและคุณลักษณะของพลังงานมืด

ข้อสงสัยหลักๆ เกี่ยวกับพลังงานมืดมีอะไรบ้าง?

จากการสังเกตส่วนใหญ่ “ผู้สมัคร” ที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับพลังงานมืดคือค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับความผันผวนของสุญญากาศควอนตัม นี่เป็นคำอธิบายที่ต้องการ (และง่ายที่สุด) สำหรับพลังงานมืด จนถึงขนาดที่รวมอยู่ในแบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐาน แต่ยังมีข้อเสนอแนะอื่น ๆ อีก เช่น ฟิลด์สเกลาร์ กัลเลออน แอกซิออน ฟิลด์ทาคิออน หรือแม้แต่แบบจำลองพลังงานมืดไดนามิก รวมถึงแนวคิดอื่น ๆ อีกมากมาย

เป็นเรื่องยากที่จะคาดเดาว่าเราจะไขปริศนาของพลังงานมืดได้หรือไม่ในอีก 10 ปีข้างหน้า แต่ขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ทางอวกาศก็อยู่ในเส้นทางที่ถูกต้องในการทำความเข้าใจบทบาทของมันแล้ว มีข้อมูลมากมายที่ช่วยนำทางการเดินทางครั้งนี้ และเป็นที่แน่นอนว่าเรากำลังก้าวหน้าในการทำความเข้าใจว่าพลังงานมืดคืออะไร และมีต้นกำเนิดจากจักรวาลอย่างไร