Säieteorian ja samalla koko maailmankaikkeuden vallitseva paradigma saattaa olla muuttumisen kynnyksellä. Tuoreen säieteoriaan perustuvan tutkimuksen mukaan olemme nimittäin ymmärtäneet pimeän energian luonteen täysin väärin.

Kaikki sai alkunsa kesäkuussa, kun Harvardin yliopiston arvostettu säieteoreetikko Cumrun Vafa julkisti vallankumouksellisen konjektuurin, joka romuttaa pohjan monien säieteoreetikoiden vuosia jatkuneen työn alta.

Mahdollisia ja mahdottomia maailmankaikkeuksia käsittelevässä raportissaan Vafa kumppaneineen kirjoittaa, että meidän maailmankaikkeutemme ei pitäisi olla olemassa – ainakaan sellaisena kuin me sen tunnemme.

Vafan laskelmien mukaan pimeän energian määrä nimittäin ei ole vakio vaan muuttuva.

Väite on hurja, sillä viimeksi kuluneen kymmenen vuoden ajan alalla on vallinnut päinvastainen käsitys. Käsitys, joka perustuu astrofyysikoiden mittaamaan tietoon pimeästä aineesta ja maailmankaikkeuden kiihtyvästä laajenemisesta.

Säieteoria on siis hiukkasfysiikan malli, joka pyrkii yhdistämään kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian yhden ”kaiken teorian” alle. Nimensä mukaisesti se perustuu ajatukseen siitä, että kaikki hiukkaset ovat värähteleviä yksiulotteisia säikeitä.

Säieteoriaa kritisoidaan usein siitä, että se tuottaa abstrakteja – joskin mielenkiintoisia – matemaattisia tuloksia, joista ei kuitenkaan ole käytännössä iloa maailmankaikkeuden koostumuksen ja käyttäytymisen selittämisessä. Ongelma on, että säieteoreetikoiden esittämiä konjektuureja ei voi kokeilla oikeassa maailmassa.

”Tämä olisi ensimmäinen kerta, kun saamme säieteoriasta jotain, mikä on mitattavissa”, Wienin teknillisen yliopiston säieteoreetikko Timm Wrase kertoo Gizmodolle.

Wrasen mukaan konjektuuri voi pakottaa säieteoreetikot – tai astrofyysikot – palaamaan takaisin alkupisteeseen pimeän energian ymmärtämisen suhteen.

Konjektuuri on herättänyt säieteoreetikoiden keskuudessa valtavasti keskustelua. Se on saanut osakseen myös vuolasta kritiikkiä. Esimerkiksi Stanfordin yliopiston fyysikko Eva Silversteinin mukaan konjektuuri perustuu ”spekulaatioon ja kyseenalaisiin analyyseihin”, Quanta Magazine kertoo.

”Mikäli Vafa olisi oikeassa, olisi se suurin säieteorian alalla tehty läpimurto ikinä.”

Aiemmin tällä viikolla Physical Review D -tiedejulkaisussa julkaistussa raportissaan Wrase tiimeineen tarkastelee Vafan konjektuuria kriittisesti.

Vafan konjektuuri kieltää tietyn tyyppisten voimakenttien olemassaolon selittäessään pimeän energian olevan epävakio. Wrase huomasi, että samalla se kieltää Higgsin kentän olemassaolon.

”Konjektuuri siis kieltää sellaistenkin asioiden olemassaolon, joiden tiedämme olevan todellisia”, Wrase toteaa. Hänen mukaansa tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että Vafa olisi väärässä.

Gizmodon mukaan muutkin tutkijat ovat löytäneet konjektuurista aukkoja. Vafan mukaan uudet näkökulmat ovat tervetulleita ja ovat teroittaneet konjektuuria osumaan paremmin yksiin havaittujen tosiasioiden kanssa.

”Valtaosa tutkijoista ei sanoisi, että konjektuuri on oikea tai väärä”, Wrase toteaa. ”Olisi kuitenkin melko vaikuttavaa, mikäli Vafa olisi oikeassa. Se olisi suurin säieteorian alalla tehty läpimurto ikinä.”

Kaikki tämä saattaa kuulostaa hyvin abstraktilta, mutta mikäli Vafan laskelmat pitävät paikkansa, olisi sillä suoria vaikutuksia ymmärrykseemme maailmankaikkeudesta.

Vallitsevan käsityksen mukaan pimeä energian osuus koko maailmankaikkeuden massaenergiasta on lähes 70 prosenttia. Pimeä energia ajaa universumin kiihtyvää laajenemista, ja sen väheneminen tarkoittaisi sitä, että laajeneminen pysähtyisi jossain vaiheessa, jolloin painovoima alkaisi vetää galakseja jälleen takaisin yhteen.

Jännittävän tutkimuksesta tekee se, että Vafan konjektuurin testaaminen välttämättä ole kovin kaukana tulevaisuudessa.

Uudet pimeän aineen tutkimukseen keskittyvät projektit kuten Dark Energy Survey tai WFIRST-teleskooppi voivat vahvistaa tai rikkoa konjektuurin jo muutaman vuoden kuluttua.

”Säieteorian kannalta kiistely on tervetullutta. Yht’äkkiä monilla ihmisillä on täysin uusia ideoita, joita kukaan ei ole keksinyt aiemmin esittää… Kenties se johdattaa meidät uusiin löytöihin pimeän energian luonteen tutkimuksessa”, Wrase kertoo Wienin teknillisen yliopiston tiedotteessa.

”Se olisi valtava menestys.”